近日，我院青年教师王鑫在国际知名期刊Small（JCR一区，中科院二区Top，IF=12.1）合作撰写并发表了题为《Regulationof Octahedral Distortions and Interlayer Spacing in 2D Perovskite Capping LayerToward Efficient and Stable Solar Cells》的研究论文，我院王鑫博士与南京航空航天大学孙向楠、赵晓明教授等为共同通讯作者。
内容简介：
二维钙钛矿作为界面修饰剂，已展现出提升钙钛矿太阳能电池（PSCs）稳定性的潜力；然而，基于柔性长链阳离子构建的二维结构通常会导致高度的八面体畸变和更大的层间距。这些因素会阻碍钙钛矿与电荷传输层之间的高效电荷提取，并影响2D/3D器件的稳定性。本研究采用具有刚性环结构的咪唑基间隔物作为界面修饰剂。不同分子刚性的间隔物会影响其与[PbI₆]⁴⁻八面体的各向异性取向，从而在减少晶体畸变的同时，维持适配的八面体层间距；这一特性有助于实现从体相钙钛矿到表面层的高效空穴提取，并提升二维钙钛矿的结构稳定性。结果表明，优化后的2D/3D PSCs 中，0.16 cm² 小面积电池的功率转换效率达26%，38.9 cm² 太阳能组件的功率转换效率达22.4%。此外，这类间隔物可提升三维钙钛矿的相稳定性，并有效缓解相降解问题；在40℃、1个标准太阳光照下连续运行2000 小时后，器件仍能保持初始效率的98%。这些结果表明，咪唑基界面修饰剂在制备高效、稳定的2D/3D PSCs 方面具有潜在应用价值。
文章链接：https://doi.org/10.1002/smll.202508224
图文导读：
图 1. a) 正丁胺（BA）、苯并咪唑（BzI）、1,4 - 丁二胺（BDA）、联咪唑（BI）和苯并二咪唑（BzDI）的静电势图及力常数；b) 沿面外方向（垂直于堆叠轴）观察到的晶体结构；c) 二维钙钛矿的面内和面外畸变；d) 不同二维钙钛矿（n=1）之间的相对形成能差异。
图 2. a) 采用咪唑基间隔物制备二维/三维（2D/3D）钙钛矿的示意图；b) 原始钙钛矿薄膜与从薄膜侧激发的表面处理钙钛矿薄膜的 X 射线衍射（XRD）图谱；c) 上述两种薄膜的 X 射线光电子能谱（XPS）I 3d 谱图；d) 基于不同间隔物的二维钙钛矿的面外空穴迁移率；e)仅空穴器件的暗态电流-电压（I-V）曲线；f) 原始钙钛矿薄膜与覆盖不同二维钙钛矿层的钙钛矿薄膜的时间分辨光致发光（TRPL）瞬态曲线；g) 钙钛矿/二维覆盖层/空穴传输层（HTL）堆叠结构的TRPL曲线。
图 3. a) 未覆盖二维钙钛矿层和覆盖不同二维钙钛矿层的最优钙钛矿太阳能电池（PSCs）的电流-电压（J-V）特性曲线；b) 上述最优 PSCs 的稳定功率输出；c) 基于苯并二咪唑（BzDI）的最优 PSCs 的外量子效率（EQE）；d) 覆盖 BzDI层的铯铷甲脒（CsFA）基最优 PSCs 的电流-电压（J-V）特性输出；e) 有效面积为 38.9 cm²的基于 BzDI 的最优钙钛矿组件的电流-电压（I-V）特性（插图：该最优组件的照片）；f) 基于BzDI 的最优钙钛矿太阳能组件的稳定功率输出和稳定光电流输出。
图 4. a) 未封装钙钛矿太阳能电池（PSCs）在 25℃、相对湿度（R.H.）为 80% 的空气中，归一化功率转换效率（PCE）随老化时间的变化曲线；b) 和 c) 原始钙钛矿薄膜、基于苯并咪唑（BzI）、联咪唑（BI）及苯并二咪唑（BzDI）的钙钛矿薄膜在 25℃、相对湿度 80% 的空气中储存 200 h 前后的 X 射线衍射（XRD）图谱；d) 封装钙钛矿太阳能电池（PSCs）在 40℃空气中、恒定 1 个太阳光照及最大功率点跟踪（MPP）条件下，归一化功率转换效率（PCE）随老化时间的变化曲线；e) 老化后的钙钛矿太阳能电池（PSCs）中空穴传输层（HTL）表面的 X 射线光电子能谱（XPS）I 3d 谱图；f) 从文献中报道的高效（功率转换效率 PCE > 25%）钙钛矿太阳能电池（PSCs）的操作稳定性对比。
