双功能四元量子点实现了基于ZnCuInSe-VO 2异质结正极的光可充电锌离子电池的载流子定向通道和宽光谱能量存储。
2026-06-09 19:40:26 点击： 次
安全、自发且高效的光充电锌离子电池（photo-ZIBs）处于太阳能存储的前沿。但是，仅能吸收部分可见光波长的局限性极大地约束了其光电转化功率（PCE）和容量。在此，报导了一种量子点光吸收与锌离子存储的显著结合，以完成根据ZnCuInSe QDs/VO₂（QDVO）正极的photo-ZIBs的宽光谱运用。具有约1100 nm吸收边沿的ZnCuInSe QDs作为光吸收规模扩展剂，显著弥补了VO₂（<550 nm）的不足，并大幅增加了光载流子的数量。此外，ZnCuInSe QDs与VO₂之间的异质结构引入了二级势阱，这加速了载流子搬运并增强了光充电的自发性。在规范阳光（100 mW/cm²）下，根据QDVO的photo-ZIBs完成了47.2%的容量光增益和438.5 mAh/g（0.2 A/g）的比放电容量，远高于VO₂的24.3%和361.1 mAh/g。终究，完成了0.21%（AM1.5）的净光充电PCE，为更广光谱的太阳能存储供给了新的探索方向。
图文摘要
在此，量子点（ZnCuInSe）被立异性地使用于光辅佐可充电锌离子电池（photo-ZIBs），以拓展光吸收波长规模并增加载流子数量。ZnCuInSe QDs优异的吸收边（~1100 nm）将根据VO₂的photo-ZIBs的光运用规模扩展至整个可见光乃至近红外光谱。QDs与VO₂之间形成的PN结使VO₂成为一个新的更高电势阱，促进载流子快速且定向移动，协同促进了photo-ZIBs光辅佐充电的自发性。终究完成了47.2%的光学容量增益和438.5 mAh/g的光辅佐充电功用（0.2 A/g），显著优于无ZnCuInSe QDs时的24.3%和361.1 mAh/g。在仅以太阳光（AM1.5）作为能量供应的条件下，玉米芯状ZnCuInSe/VO₂基photo-ZIBs完成了0.21%的光电转化功率，为优化ZIBs的光学充电供给了新的可能性。
以Michael De Volder团队为代表[[21], [22], [23]]，人们在光电锌离子电池（photo-ZIBs）的阴极资料方面进行了许多尝试。因为愈加强调光充电的可行性，传统储锌资料如钒氧化物、MoS 2 和 MnO 2 的光充电均存在比如光吸收规模窄乃至简直没有光吸收效果等缺点。其间，运用VO 2 作为兼具吸光和储能双重功用的阴极资料，在200 mA/g下获得了0.18%的光电转化功率（PCE）和315 mAh/g的比容量[24]，而起奉献作用的光波长仅达到550 nm。最近发表的关于photo-ZIBs光使用的研究所也简直完全会集在可见光规模内的短波吸收上。Long[25]设计了一种自支撑BiOI@MWCNTs薄膜作为ZIBs的光阴极，运用了600 nm以下的太阳光，且在0.2 A/g下，其光照下的比容量比漆黑条件下提高了10.6%。Ding等人[26]采用C@VO 2 /ZnO异质结三维网络作为photo-ZIBs的阴极，仅完成了550 nm以下可见光的使用，并在0.5 A/g下获得了18.6%的比容量光增益。Cao及其团队[27]开发了根据中空管状MoS 2 /C-NTs的photo-ZIBs阴极，其光运用规模和比容量光增益分别为< 650 nm和39.8%（表1）。对v中长波更有效的吸收...
在所有吸光半导体资猜中，量子点因为其量子局域效应、量子尺度效应和多激子发生特性[28,29]，与体相半导体相比，无疑代表了窄带隙资料更具优势的选择，可以供给更宽且更激烈的吸光效果。追求杰出的多组分合金量子点（如三元、四元等）与普通二元量子点相比引入了额外的中间电子态，完成了向更窄带隙和更宽吸收光谱的可调性[30]。ZnCuInSe四元合金胶体QDs作为一种高效太阳能吸收剂，在低毒性、宽光吸收和稳定性方面简直无出其右。它结合了高导带能级、高吸收系数（~10^5 cm^-1）和低载流子丢失的长处，与VO2在能带位置上具有高度匹配的兼容性，有利于光生电子的注入[30,31]。本文旨在探索运用量子点来提升photo-ZIBs的光运用率，因而选择ZnCuInSe QDs作为先进的吸光资料，以极大地拓展photo-ZIBs从可见光到近红外光谱的运用波长规模。采用包覆配体诱导自组装法（CLISA）[28,29]，通过嵌入四元ZnCuInSe QDs，合成了一种玉米棒状的ZnCuInSe/VO2复合资料（QDVO）。