苏州大学马万里团队在Nature Energy期刊发表题为 “Overcoming efficiency and cost barriers for large-area quantum dot photovoltaics through stable ink engineering”的研究论文，苏州大学/日本电气通信大学史国钲、苏州大学丁小波为论文共同第一作者，刘泽柯、日本东京大学Hiroshi Segawa、沈青、马万里为论文共同通讯作者。
核心亮点：本文开发了一种策略，用于调控由低成本直接合成法制备的硫化铅（PbS）胶体量子点墨水的溶液化学性质。通过在弱配位溶剂中创造碘富集环境，将碘铅酸盐转化为功能性阴离子，形成坚固的表面壳层，防止量子点聚集和外延融合，从而制备出稳定的墨水。在0.04 cm2的电池上实现了13.40%的认证效率，并将活性面积扩大了300倍，扩展到12.60 cm2的模组，认证效率为10%。
现代信息时代依赖于通过高能耗、自上而下的制造工艺生产的高度结晶半导体，这种工艺材料成本高昂。而胶体量子点（Colloidal Quantum Dots, CQDs）作为一种新兴材料，具有通过溶液加工实现自下而上设计的潜力，能够保留半导体的结晶特性，并为中尺度技术提供广阔的应用空间。然而，目前CQD墨水的不稳定性和高昂成本限制了CQD电子设备的规模化生产。CQD墨水的稳定性不仅决定了工业大规模生产的可行性，还影响着CQD组装中的纳米形态和微观结构形成。因此，开发稳定、可扩展且成本效益高的CQD墨水是实现高效CQD电子设备的关键。
基于此，苏州大学功能纳米与软物质研究院马万里、刘泽柯、日本东京电气通信大学沈青、日本东京大学Hiroshi Segawa团队开发了一种低成本直接合成方法制备的硫化铅（PbS）CQD油墨的溶液化学工程策略。通过在弱配位溶剂中创造富碘环境，将碘铅酸盐转化为功能阴离子，这些阴离子凝聚成坚固的表面壳。完全带电的静电表面层防止了CQD的聚集和外延融合，从而制备出稳定的墨水。通过消除融合引起的带间态，印刷出具有三维均匀性、平坦化能级和改善的载流子传输的紧密CQD薄膜。0.04 cm2的电池上实现了13.40%的认证效率，并将活性面积扩大了300倍，扩展到12.60 cm2的模组，认证效率为10%。
该项研究系统揭示了低成本直接合成量子点墨水中阴离子缺失导致的表面缺陷与能量损失机制。通过弱配位溶剂与碘富集环境的协同作用，碘化铅络合物转化为功能性阴离子，形成抗融合表面壳层，抑制量子点不可逆聚集和晶格融合。基于此策略，印刷的量子点薄膜具有三维均匀性、平坦能带结构和高效载流子传输特性，实验室级电池认证效率达13.40%，并首次实现活性面积12.60 cm²组件的10%效率突破。该墨水简化工艺、降低成本（0.06美元/瓦），且环境友好，有望推动量子点电子器件迈向产业化。
