我所太阳能研究部薄膜太阳能电池研究组（DNL1606）刘生忠研究员团队和陕西师范大学赵奎教授合作，在二维Dion-Jacobson（DJ）钙钛矿成膜控制研究中取得新进展。实现制备目前文献可查最高效率的芳香族二维DJ钙钛矿太阳电池。本工作详细研究了依赖于溶液处理的量子阱生长及其对电荷传输和光伏性能的影响。在成膜过程中，加快溶剂挥发速率有助于量子阱的梯度分布和垂直取向。电池效率最终达到15.81%，为目前文献可查芳香族DJ钙钛矿太阳电池的最高效率。

近年来，二维有机-无机杂化钙钛矿半导体材料凭借其高的环境稳定性和结构多样性，受到了研究者们的广泛关注。本工作中，合作团队利用原位表征手段，实时追踪二维DJ钙钛矿前驱体溶液反应形成固态薄膜的结晶过程，及其对量子阱生长，电荷传输和太阳电池性能的影响。研究发现，在溶液处理过程中，快速提取溶剂可以加快钙钛矿相的成核和生长，避免从中间相到钙钛矿相的间接转变。因此，通过提升薄膜质量、优化量子阱的厚度分布，有利于提高二维钙钛矿太阳电池的电荷传输效率、载流子寿命和迁移率，最终改善电池的短路电流和开路电压，实现效率为15.81%的器件。这是目前文献可查的芳香族二维DJ钙钛矿太阳电池的最高效率。该研究对指导DJ钙钛矿实现更加优化的光电性能和器件性能具有重要作用。

该工作以题为“Film Formation Control for High Performance Dion–Jacobson 2D Perovskite Solar Cells”发表在Advanced Energy Materials上。该工作的第一作者是我所2017级DNL1606博士研究生张旭。上述研究得到我所创新基金、国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基金、教育部“111引智计划”等项目的资助。（文/图 张旭、段连杰）

文章链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202002733