由于太阳光能不受地域限制、对环境友好，因此发展太阳能电池被视为缓解能源危机的重要手段。钙钛矿材料是近十年最为炙手可热的新兴光伏材料，受到了行业内外的广泛关注。其中，大部分钙钛矿太阳能电池器件是基于三维结构材料制备的，这种结构的太阳能电池由于三维钙钛矿材料本身所具有的较高的光吸收系数和较长的载流子迁移长度而表现出优良的光电转换效率。但钙钛矿材料的稳定性问题一直是其商业化道路上的阻碍。

相比于三维钙钛矿，具有层状结构的二维钙钛矿对水分子有天然的阻隔性，并且其自身结构也表现出了更好的化学稳定性。其中，Ruddlesden-Popper (RP)相是目前研究和应用最广泛的一种二维结构。但RP结构的钙钛矿中的有机间隔层和固有的范德华间隙会影响钙钛矿层之间的电荷传输，因此限制了其光伏转换效率。Dion-Jacobson (DJ)和Alternating-cation-interlayer(ACI)型二维钙钛矿出现在研究人员的视野中，因其完全或部分消除了范德华间隙，改善了钙钛矿层间化学接触，兼具了二维与三维结构的优点，为进一步提升二维钙钛矿材料器件的光伏性能提供了可能。

近日，香港浸会大学周圆圆教授课题组(ΣLab: www.alvinyzhou.com)与电子科技大学刘明侦教授课题组合作，从层间化学的角度回顾并总结了基于DJ和ACI结构的钙钛矿太阳能电池的研究进展。文章对RP、DJ和ACI型钙钛矿进行了结构和化学特性上的对比和总结，阐述了DJ和ACI型钙钛矿材料的优点，包括无八面体位移、缩短的层间距离、消除/减少的范德华间隙、增强的氢键等。并进一步综述了DJ和ACI型钙钛矿电池器件的研究进展以及提高光电转换效率的策略。最后，文章分别从分子化学、薄膜化学和器件化学等基础科学角度提出了亟待解决的问题并进行了展望。

论文信息：

Layered 2D Halide Perovskites beyond Ruddlesden-Popper Phase: Tailored Interlayer Chemistries for High-Performance Solar Cells

Yuanyuan Zhou, Jue Gong, Mingwei Hao, Yalan Zhang, Mingzhen Liu

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202112022