Nat Energy：通过固相配体交换反应在n-i-p钙钛矿太阳能电池中构建埋底2D/3D异质结

在三维（3D）钙钛矿太阳能电池的界面引入二维（2D）钙钛矿相可提升器件性能。通常通过向钙钛矿中添加长链铵盐在薄膜体相或界面形成2D结构，但仅在埋底界面精确构建2D层仍具挑战。

本研究青岛科技大学Li Wang、中科院逄淑平、阿卜杜拉国王科技大学Stefaan De Wolf、西北工业大学王凯等人通过依次将巯基乙酸（TGA）和油胺（OAm）接枝到SnO₂纳米颗粒上，利用TGA与OAm之间的强化学键确保与钙钛矿前驱体甲脒碘（FAI）的阳离子交换仅在热退火过程中发生，从而仅在底部界面形成2D/3D钙钛矿结构。该局部2D层促进了3D相的形成、增强了钙钛矿结晶，并将界面缺陷浓度降低十倍以上。

所得太阳能电池实现了26.19%（认证26.04%，0.09 cm²）、23.44%（孔径面积21.54 cm²，认证22.68%）以及22.22%（孔径面积64.80 cm²）的功率转换效率。

研究亮点：

1. 精准界面工程：提出“固相配体交换”新策略，在埋底界面原位、定点构建2D/3D异质结，避免体相2D相形成，实现界面缺陷浓度降低超10倍。

2. 高效大面积兼容：小面积器件效率达26.19%，大面积模块（64.80 cm²）效率达22.22%，展示了优异的大规模制备潜力。

3. 超高稳定性：器件在连续运行3000小时后仍保持95%以上初始效率，在85°C高温光照下运行1000小时后保持80%效率，界面与体相稳定性同步提升。

Zhao, Q., Zhang, B., Hui, W. et al. Buried 2D/3D heterojunction in n–i–p perovskite solar cells through solid-state ligand-exchange reaction. Nat Energy (2026).

https://doi.org/10.1038/s41560-026-01980-4

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