与三维卤化物钙钛矿半导体相比，二维Ruddlesden–Popper层状钙钛矿半导体因其提高的耐湿性、优异光稳定性和热稳定性、超低的自掺杂行为和显著降低的离子迁移效应而成为钙钛矿太阳能电池的研究热点。二维层状钙钛矿稳定性来源于表面有机胺分子的保护作用、低维下钙钛矿容忍因子的有效调控以及由有机胺分子间弱的范德华力和氢键作用主导的层间相互作用。但氢键和范德华力作用力较弱，层状钙钛矿骨架稳定性提升受限，同时，弱相互作用限制了二维层状钙钛矿的自组装以及跨层间的电荷传输，从而影响钙钛矿活性层的薄膜质量及光生载流子的分离与传输特性。对层间相互作用的调控研究有望增强二维层状钙钛矿薄膜的稳定性，同时提升二维层状钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

西北工业大学柔性电子研究院黄维院士、南京工业大学先进材料研究院陈永华教授和吉林大学集成光电子国家重点实验室/材料学院张立军教授，通过实验合成表征与理论模拟紧密结合，首次报道了通过层间相互作用调控构建高效稳定的二维层状钙钛矿太阳能电池。合作团队通过创新性地引入一种含硫原子的有机胺，实现层间相互作用有效调控，强烈面外优先生长的二维层状钙钛矿薄膜可实现低的缺陷态密度和有效的层间电荷传输，从而提升了太阳能电池的光电转换效率。同时，增强的层间分子相互作用，使得二维层状钙钛矿太阳能电池的稳定性显著提高。研究构建了效率高达18.06％、高稳定性的钙钛矿太阳能电池，为二维钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性进一步提升提供了新思路。

通过引入含S原子的有机胺实现二维层状钙钛矿半导体的层间相互作用有效调控，提升材料稳定性同时增强层间光生载流子传输

相关研究成果于2020年1月13日以“Efficient and stable Ruddlesden–Popper perovskite solar cell with tailored interlayer molecular interaction”为题发表于Nature Photonics 14, 154 (2020)。合作团队的任慧（南京工业大学，硕士研究生）、虞士栋（吉林大学，本科生）和晁凌锋（南京工业大学，硕士研究生）为论文的共同第一作者。黄维院士、陈永华教授和张立军教授为论文的共同通讯作者。

详情请点击论文链接: https://www.nature.com/articles/s41566-019-0572-6

（来源：《半导体学报》微信公众号）