Cu3VS4量子点的合成及其在量子点敏化太阳能电池中的应用研究

本文报道了一种无毒性、无稀有元素的Cu3VS4量子点合成新策略，通过优化硫源选择与ZnS钝化工艺，成功制备出粒径≤10 nm的单晶量子点，并首次实现其在量子点敏化太阳能电池（QDSSC）中的应用，为绿色能源材料开发提供新方向。

　　

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Chemicals

实验所用化学品包括1-十二烷硫醇（DDT, 98%）、油胺（OLAm, 95.4–100%）、三正辛基磷（TOP, 96%）、二水合醋酸锌（99%）、碘化铜（CuI, 99.5%）、三氯氧钒（VOC₃, 99%）、聚乙烯亚胺（分子量：1800）、α-松油醇（98%）、乙醇（99.5%）、己烷（96%）、五水硫化钠（Na₂S·5H₂O, 98%）及硫粉（S, 99%），均购自日本大阪富士胶片和光纯药株式会社。乙基纤维素（10 mPa·s, 80%）与乙基纤维素（45 mPa·s, 80%）则用于电极制备。

Effect of sulfur sources on the shape of quantum dots

图2展示了以DDT为硫源合成的Cu₃VS₄量子点的X射线衍射（XRD）图谱。在200°C至260°C的温度范围内均观察到Cu₃VS₄的形成。图3则为以元素硫为硫源的合成结果——在260°C时，图谱中同时出现Cu₃VS₄和Cu_1.8S（迪铜矿）的衍射峰。Cu_1.8S的生成源于钒与铜原料称量时化学计量比的微小偏差，但通过优化合成条件可抑制该副产物的形成。值得注意的是，以元素硫为硫源时成功获得了粒径≤10 nm的单晶量子点，显著优于DDT体系产生的多晶颗粒。

Conclusion

本研究探索了两种Cu₃VS₄量子点合成路径：使用DDT作为硫源会因中间产物的形貌干扰导致最终形成多晶颗粒；而采用硫-油胺溶液作为硫源时，则成功制备出粒径≤10 nm的精细单晶量子点。首次将基于硫-油胺溶液合成的Cu₃VS₄量子点应用于量子点敏化太阳能电池（QDSSC），并验证其光电转换功能。ZnS钝化处理显著提升了电池性能，这与CdSe、PbS量子点体系中的增效机制高度一致。