六角极化雪花状碳量子点通过静电反转实现低成本高效太阳能电池

为解决有机太阳能电池(SCs)材料成本高、制备工艺复杂的问题，研究人员设计出六角对称雪花状碳量子点(Six-SL-CQDs)。该材料通过静电反转实现10.3%的功率转换效率(PCE)和超过2,078小时的T80稳定性，成本仅～$18.07/g，为碳基纳米材料的实际应用突破性能瓶颈。

　　

这项突破性研究展示了具有六重极化特性的雪花状碳量子点(Six-SL-CQDs)的独特设计。与传统碳量子点(CQDs)不同，这种六角对称结构通过边缘位点引入电子 withdrawing 基团，成功实现了碳核与六个角度之间的静电势反转。这种巧妙设计带来三大革命性优势：

首先，材料成本仅～$18.07/g，比商用有机受体材料便宜约500倍。其次，独特的共轭结构促进与给体材料的强分子间相互作用，形成有序分子堆叠。最重要的是，该结构有效克服了量子限域效应导致的强激子结合能问题，使基于Six-SL-CQDs的太阳能电池实现10.3%的功率转换效率(PCE)，并展现超2,078小时的T₈₀稳定性。

研究团队通过一步合成法，成功制备出兼具溶液加工性的Six-SL-CQDs。实验证实，这种"一核六角"的雪花状结构能诱导分子极化，产生前所未有的静电势分布。当作为受体材料使用时，其特殊的极化角度与碳核之间的电荷分离效应，显著提升了激子解离效率。

该成果不仅突破了有机太阳能电池(OSCs)的成本瓶颈，更解决了碳纳米材料器件性能差的长期难题，为下一代低成本、高效率光伏技术开辟了新路径。