研究背景
近年来，钙钛矿太阳能电池因其高效率与低成本潜力，成为光伏领域的研究热点。特别是二维/三维钙钛矿异质结构的快速发展，为器件性能的提升提供了新思路。然而，目前常用的表面钝化分子化学活性较高，易扩散进入三维钙钛矿体相，触发一系列不可控的相变过程，最终在界面处形成由不同层数(n = 1、2、3 等)组成的混维结构。由此形成的二维钙钛矿界面层因量子阱尺寸混杂，会导致能级失配，阻碍光生载流子的有效抽取和输运，从而在一定程度上限制了器件的光电转换效率和运行稳定性。如何构建维度单一且可控的二维界面层，以实现高效电荷传输与长期稳定性，已成为当前钙钛矿光伏研究的重要挑战之一。
成果掠影
在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，化学所绿色印刷实验室宋延林课题组提出一种非侵入式表面固相反应策略，用于构建高质量钙钛矿太阳能电池的二维钝化界面。该方法通过精确调控反应过程中的温度与压力，驱动钝化分子在三维钙钛矿表面发生阳离子扩散与界面固相反应，成功在其表面构筑出具有单一维度(纯相)的二维钙钛矿钝化层。该策略有效抑制了传统溶液法中常见的渐进式相变，从而避免形成混合n值的二维钙钛矿结构。同时，该方法具有良好的分子适配性与普适性，适用于多种Ruddlesden-Popper 型有机阳离子，实现了对三维钙钛矿表面的高效钝化与界面调控。基于该策略的正式器件获得26.13%的光电转换效率(认证效率25.66%，有效面积0.085 c㎡)，正式模组效率达23.03%(认证准稳态效率22.32%，有效面积13.94 c㎡)。该工作展示了固相反应制备纯相二维钙钛矿钝化的优势，为制备高性能钙钛矿光伏器件提供了新思路。
相关研究成果近日发表于Nature Synthesis期刊(Nat. Synth (2025). https://doi.org/10.1038/s44160-025-00865-w)。文章第一作者是博士研究生张堃，通讯作者是汪洋副研究员，宋延林研究员和北京大学周欢萍教授。
▲固相反应制备纯相二维钙钛矿钝化层助力高效钙钛矿太阳能电池
