钙钛矿太阳能电池（PSCs）作为下一代光伏技术的核心方向，正在加速突破“效率-稳定性”这一关键产业瓶颈。目前，实验室中的三维（3D）钙钛矿电池效率已超过27%，但其实际应用仍受限于较差的环境稳定性。因此，如何在保持高稳定性的同时提升效率，成为当前产业与科研界共同关注的焦点。准二维（quasi-2D）钙钛矿是一种介于3D与2D结构之间的材料，不仅具备优异的光电性能，还表现出显著高于传统3D钙钛矿的环境稳定性，在太阳能电池应用中展现出巨大潜力。然而，目前准二维钙钛矿的效率尚落后于3D电池，原因是其有机基团的存在通常会带来多相共存结构，其不利的量子阱的排布方式将削弱电池性能。因此，深入理解量子阱排列如何影响载流子传输，进而实现对其有效操控，已成为进一步提升钙钛矿电池效率与稳定性的关键突破口。
大连理工大学魏一团队提出一种精准调控准二维钙钛矿的量子阱排列方法，有望解决了效率与稳定性的制衡问题。该工作发表于能源领域知名期刊Journal of Energy Chemistry（IF: 14.9），论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2025.07.085。常规溶液法制备的quasi-2D薄膜内的相通常呈现出n值广分布、高n与低n值组分严重分离的特点，导致载流子传输受阻。该工作采用1, 4-cyclohexanedimethanamine（CDMA）作为间隔阳离子，从结晶动力学入手控制其有利量子阱组分形成条件，使量子阱从宽n相分布(n=1, 2, 3 ~∞），转而集中分布在高n相，从而降低晶格应力和缺陷态，促进电荷传输，最终实现了提高稳定的同时，更进一步提高其效率。文中系统阐述了quasi-2D钙钛矿薄膜量子阱的n值分布和空间排列对钙钛矿材料的结构、光电性能，特别是电荷输运性能的影响。实验结果表明，通过条件控制，DJ型钙钛矿中体积庞大的CDMA二铵阳离子桥接在两侧的无机层上，形成大尺寸的胶体，减慢了成核和结晶，使钙钛矿膜富含高n相量子阱，有利于降低晶格应变，减少缺陷态，从而促进载流子传输。
最终，在空气中制备的CDMA基quasi-2D PSCs取得了19.02%的冠军效率，在RH = 45%-85%的空气环境中储存5000小时后仍保留92%的初始效率。
文章亮点：
1. 平坦化能级排列：低分散且空间均匀的相分布，有效抚平能量格局，减少传输势垒。
2. 连续高n相传输网络：构建连续的高n相，为载流子传输打造“高速通道”，同时提升传输效率和长期稳定性。
3. 突出的性能表现：在空气环境下制备的电池实现了19.02%的冠军效率，未封装器件在45%-85%的的湿度环境下储存5000小时后仍保持92%的初始效率，稳定性卓越。
Quantum well engineering in quasi-2D perovskites unlocks efficiency-stability synergy for photovoltaics
Jingwei Mao1, Yi Wei1,*, Ying Ding, Yufeng Liu, Junhui Wang, Kaifeng Wu, Zijian Deng, Ze Yu, Yefu Liu*, Huolin Huang
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2025.07.085。
课题负责人介绍：http://faculty.dlut.edu.cn/wy/zh_CN/index.htm
