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知光谷联合纳米人编辑部对2021年国内外科研团队在Angew期刊的最新重要进展进行了梳理，共分四大板块：钙钛矿太阳能电池、钙钛矿发光二极管、有机太阳能电池以及钙钛矿材料的其他应用，今天给大家分享钙钛矿太阳能电池方向。

26篇钙钛矿电池研究

1.记录效率！基于酞菁基空穴传输层钙钛矿电池

金属酞菁分子本征导电性、空穴传输能力很低，限制了其应用于钙钛矿太阳能电池中，兰州大学曹靖等人报道了合成Ni-酞菁分子，随后修饰四个甲氧基乙氧基单元，将这种修饰后的Ni-酞菁分子用于空穴传输层。

在Ni-酞菁分子中外围修饰的甲氧基乙氧基起到调节偶极方向的作用，同时中心NI原子能够向酞菁分子贡献更多电子，提高了分子内的偶极。通过计算化学分析空穴抽取的过程，揭示了Ni-酞菁分子中空穴抽取过程，由于分子内电场，导致主要局限在酞菁结构，随后通过不同Ni-酞菁分子之间π-π堆叠形成的空间进行传输。基于这种Ni-酞菁分子作为空穴传输层的电池实现了最高达到21.23 %记录效率（认证效率为21.03 %）。该电池对湿度、加热、光照中展示了较好的稳定性，为发展无金属酞菁作为空穴传输层用于先进钙钛矿太阳能电池提供了经验。

Intramolecular Electric Field Construction In Metal Phthalocyanine as Dopant‐Free Hole Transporting Material for Stable Perovskite Solar Cells with >21% Efficiency, Angew. 2021

DOI: 10.1002/anIe.202016087

https://www.onlInelIBrary.wIley.com/doI/abs/10.1002/anIe.202016087

2.紫外光稳定的钙钛矿太阳能电池

紫外线始终会加速钙钛矿太阳能电池退化，这会严重破坏钙钛矿并损害其器件的的使用寿命。同时，钙钛矿膜中的表面缺陷进一步加速了降解过程，并成为非辐射电荷复合中心，从而降低了器件效率。中国科学院化学所李明珠和宋延林等人证明了“防晒”分子2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮可以保护钙钛矿太阳能电池免受紫外线降解。同时，通过紫外线照射下的分子互变异构作用，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮可以通过官能团与缺陷之间的相互作用实现缺陷钝化。因此，防晒策略有效地增强了具有防晒分子的PSC的紫外线耐受性，并将缺陷形成能提高至-1.35 eV。带有“防晒”的钙钛矿太阳能电池的效率高达23.09％（0.04 cm2）和19.73％（1.00 cm2）以及优异的长期紫外线（UVa：365 nm和UVb：285 nm）稳定性。

Tautomeric Molecule Assisted Sunscreen Metal Halide Perovskite Solar Cells，Angew.，2021

DOI: 10.1002/anIe.202100218

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/epdf/10.1002/anIe.202100218

3.23.8%效率！低电压损失和高抗氧化性，钙钛矿太阳能电池

目前，钙钛矿太阳能电池（PSC）的功率转换效率（PCE）取得了飞速发展。但是，在多晶钙钛矿薄膜的表面和晶界（GBs）上存在易于发生非辐射复合和分解的普遍缺陷。

中国科学院海西研究院厦门稀土材料研究所高鹏等人报道了一种全面的双钝化（DP）策略，可以有效地钝化表面和GB上的缺陷，从而进一步提高器件的性能和稳定性。

Dually‐Passivated Perovskite Solar Cells with Reduced Voltage Loss and Increased Super Oxide Resistance，Angew,2021.

https://doI.org/10.1002/anIe.202017148

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/10.1002/anIe.202017148

4.(NiCo)1-yFeyOx-GO用于稳定钛矿太阳能电池

界面电荷分布的精确调节在很大程度上决定了钙钛矿太阳能电池（PSC）的功率转换效率。暨南大学的JIalong Duan和唐群委等人报道了一种无机(NiCo)1-yFeyOx纳米粒子修饰的氧化石墨烯（GO）用于全无机钙钛矿太阳能电池。

(NiCo)1-yFeyOx-GO层修饰在碳电极和CsPbIBr2 PSC之间，有助于空穴的提取。由于自发的电子转移引起的GO从边缘含氧官能团到(NICo)1-yFeyOx的p型掺杂，利于在GO表面的电荷提取。高价态Fe3+进入NiCoOx诱导更多的间隙氧原子并从Ni2+/Co2+离子中提取部分电子（增加Ni3+/Co3+），以提高空穴浓度。与GO结合后，含氧电子GO表面的官能团自发转移至(NiCo)1-yFeyOx因为其正电性使GO的电荷定位。

由于消除了电荷复合，在标准太阳光下，全无机CsPbIBr2 PSC的效率达到10.95％。此外，由于抑制了离子迁移，没有封装最好的器件在10％相对湿度下在70天之内，仍具有出色的长期稳定性。

p‐Type Charge Transfer Doping of Graphene Oxide wIth(NiCo)1‐yFeyOx for Air‐Stable, All‐inorganic CsPbIBr2 Perovskite Solar Cells. Angew. 2021.

https://doI.org/10.1002/anIe.202016703

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/epdf/10.1002/anIe.202016703

5.四丁基铵离子修复无机钙钛矿薄膜

通过合成后离子交换原位形成尺寸减小的钙钛矿层是钝化有机-无机杂化钙钛矿的有效方法。相反，具有强离子结合能的Cs基无机钙钛矿中的铯离子不能与那些众所周知的有机阳离子交换而形成尺寸减小的钙钛矿。上海交通大学赵一新等人证明了四丁基铵（TBA+）阳离子可以插入CsPbI3晶格，从而在TBAI后处理中有效取代Cs阳离子形成一维（1D）TBAPbI3层。这种TBA阳离子插入导致原位形成TBAPbI3保护层，以修复无机CsPbI3钙钛矿表面的缺陷。TBAPbI3-CsPbI3钙钛矿表现出更高的稳定性和更低的缺陷密度。对比照组的15.85％效率，TBAPbI3-CsPbI3的钙钛矿太阳能电池的效率提高到了18.32％。该发现将推动对无机钙钛矿降低尺寸的钙钛矿保护策略的进一步研究和开发。

OrganIc Tetrabutylammonium Cation Intercalation to Heal Inorganic CsPbI3 PerovskIte. Angew. 2021.

https://doI.org/10.1002/anIe.202102538

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/epdf/10.1002/anIe.202102538

6.超20%记录效率！高效稳定全无机钙钛矿电池

除了广泛使用的表面钝化外，工程化薄膜结晶是提高全无机钙钛矿太阳能电池性能的重要且更基本的途径。中国科学院物理所的孟庆波和李冬梅等人开发了一种硫氰酸脲铵盐（UAT）熔融盐改性策略，以充分利用SCN的配位活性，辅助沉积高质量的CsPbI3膜，从而获得高效，稳定的全无机太阳能电池。UAT是通过尿素与NH4SCN中的NH4+之间的氢键相互作用而得出的。使用UAT，CsPbI3膜的晶体质量得到了显着改善，并且实现了超过30 ns的长单指数电荷复合寿命。

Efficient (>20%) and Stable All‐inorganic Cesium Lead Triiodide Solar Cell Enabled by Thiocyanate Molten Salts. Angew. 2021.

https://doI.org/10.1002/anIe.202102466

7.在88%高湿度下，制备高性能钙钛矿太阳能电池

热滴涂法常常被用于制造用于太阳能电池的MAPbI3薄膜。热滴涂法制备的MAPbI3薄膜中的晶体生长是通过调节温度来调节的。国家纳米科学中心丁黎明等人通过将原位晶体生长研究与XRD测量相结合，提出了形成不同形态的机制。研究发现，低温（60°C）和高温（≥120°C）制成的薄膜中的晶体分别是（110）和（200）取向的。不同的晶体生长模式导致完全不同的膜形态。与旋涂相比，热滴涂法显示出更好的耐湿性。在88％的湿度下制造的MAPbI3太阳能电池的PCE为18.17％，稳定效率输出为18.09%，这是在湿度大于70％的情况下没有反溶剂辅助的钙钛矿型太阳能电池的最高效率。

Drop‐casting enables making efficient perovskite solar cells under high humidity. Angew. 2021.

https://doI.org/10.1002/anIe.202101868

8.效率超21%的无电子传输层钙钛矿太阳电池

由于透明导电氧化物（TCO）/钙钛矿界面发生了严重的界面电荷复合，其中TCO中的光电子可以返回并与钙钛矿层中的空穴复合。因此目前已报道的无电子传输层（ETL）PSCs的性能仍逊于含ETL的太阳能电池器件。中山大学吴武强，澳大利亚昆士兰大学王连洲，北卡罗来纳大学教堂山分校黄劲松报道了用原子尺度的薄的非晶态氢氧化铌(a-NbOH)层修饰TCO衬底，使得高性能、无ETL的PSCs具有超过21%的效率、可忽略的滞后以及增强的工作稳定性。这是迄今为止，经过简化的器件结构的PSCs的记录效率。嵌入在TCO和钙钛矿之间的a-NbOH过渡层不仅起到了降低界面电荷复合损耗的绝缘势垒作用，而且还起到了促进电子提取和加强空穴阻挡的电子隧穿接触的作用。a-NbOH层的表面富含羟基，促进了晶体的生长，从而获得具有结晶度高、晶粒大、陷阱密度低的高质量钙钛矿薄膜。这种薄、密、非晶、无机层间修饰策略有望用于制造大面积、无ETL的PSCs，对于孔径为1.1 cm2的无ETL器件，显示出相当高的效率，接近20.0%。

SuppressIng Interfacial Charge RecombinatIon in Electron Transport Layer-Free Perovskite Solar Cells with Efficiency Exceeding 21%, Angew., 2021

DOI：10.1002/anIe.202005680

https://doI.org/10.1002/anIe.202005680

9.记录效率！低维无机非铅钙钛矿太阳能电池

基于对晶体生长动力学的精确控制，对尺寸和纳米结构的调控促进了钙钛矿光电材料和器件的蓬勃发展。维度调控结构促进了有机-无机杂化锡基钙钛矿太阳能电池（TPSCs）的效率和稳定性的发展。高晶格能的低维无机钙钛矿的探索为进一步提高TPSC的稳定性和效率提供了另一个机会。但是，到目前为止，还没有关于制造低维无机钙钛矿太阳能电池的报道。上海科技大学的宁志军等人制备了具有2D和3D混合结构的低维无机卤化钙钛矿型CsSnBrI2-x(SCN)x。动力学研究表明，Sn(SCN)2和碘化苯乙铵可以形成2D钙钛矿结构，该结构充当3D结构的钙钛矿CsSnBrI2-x(SCN)x生长的模板。该薄膜表现出面外取向和较大的晶粒尺寸，从而降低了缺陷密度，提高了热稳定性和抗氧化性。基于这种低维薄膜的太阳能电池的效率为5.01％，这是CsSnBrxI3-x钙钛矿太阳能电池的最高值。此外，该电池在环境空气中显示出增强的稳定性。低维无机结构为高效，稳定的卤化钛钙钛矿太阳能电池的开发提供了一条途径。

Low dimensional Inorganic tin perovskite solar cells by a template growth. Angew. 2021.

https://doI.org/10.1002/anIe.202104958

10.非掺杂型小分子空穴传输分子适用于高效反式钙钛矿电池

目前，不含掺杂的规则结构空穴传输材料被发现在构建高性能钙钛矿太阳能电池中是非常有效的策略，广东工业大学蔡宁、香港城市大学任广禹等报道两种供体-π-供体（D-π-D）空穴传输材料N01、N02，这种空穴传输材料的π连接结构为容易合成的4,8-二(正己氧基)-苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩，同时分别以10-溴己基-10H-吩恶嗪、10-己基-10H-苯恶嗪作为供体结构。

通过单晶X射线衍射表征，含有或者不含端基Br原子的烷基取代基，能够导致相邻分子通过不同的偶极-偶极相互作用自组装：N01分子能够通过C-H…O、C-H…Br之间相互作用形成二维共轭网络结构，进一步构建由层间π-π相互作用形成三维层状结构。

N01非掺杂小分子空穴传输层实现了较高的空穴传输性能，更加有助于界面上的空穴传输、空穴抽取、钙钛矿生长，在构建反式钙钛矿电池中达到21.85 %的高能量转化效率。

Synergistical Dipole-Dipole Interactions Induced Self-Assembly of Phenoxazine-Based Hole-Transporting MaterIals for Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells, Angew. 2021

DOI: 10.1002/anIe.202107020

https://www.onlInelIBrary.wIley.com/doI/abs/10.1002/anIe.202107020

11.SnF2添加剂改善Sn基钙钛矿电池的Sn(II)稳定性

Sn材料是钙钛矿太阳能电池领域具有应用前景的重要替代材料，但是Sn元素非常容易发生Sn(II)氧化为Sn(IV)，目前大多数相关文献中使用SnF2作为前体分子抑制生成Sn(IV)，但是这种添加剂策略机理成功的原因仍未得到深入理解。

德国亥姆霍兹柏林能源与材料研究院Jorge Pascual、Antonio Abate等报道通过一系列分析表征手段对其中的氟起到的作用进行揭示，从而对F离子改善钙钛矿中Sn(II)稳定的原因进行理解。

通过前体的NMR表征发现F-的亲和性结果显示对Sn(IV)的亲和性比Sn(II)更强，因此Sn以SnF4形成存在。通过硬X射线光电子能谱（HAXPES）表征，作者发现SnF4比SnI4更能抑制掺入钙钛矿的结构中。通过小角X射线散射（SAXS）表征验证了F-离子显著影响钙钛矿前驱溶液中钙钛矿结构单元的相互作用，因此直接影响钙钛矿材料的晶化过程，改善晶化过程的均相性。因此，作者通过以上多种表征技术的结合，给出了F元素在钙钛矿材料中的工作机制。

作者发现其他氟化物、SnCl2同样有助于改善Sn(II)的稳定性。由于F离子具有较高的硬Lewis碱性，结合富含Sn的环境，导致SnF2能够作为较好的添加剂用于锡卤化物钙钛矿。

Fluoride ChemIstry In Tin HaIide Perovskites, Angew. 2021

DOI: 10.1002/anIe.202107599

https://www.onlInelIBrary.wIley.com/doI/abs/10.1002/anIe.202107599

12.20.8%记录效率！高效CsPbIBr太阳能电池

无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）有望实现高效率和优异的热稳定性。然而，陷阱引起的严重非辐射电荷复合会导致光电压损失，从而限制了PSCs的功率转换效率（PCE）接近Shockley−QueIsser(S-Q)极限。

陕西师范大学向万春研究员，田庆文，中科院大连化物所刘生忠研究员报道了研究了无机CsPbI3-xBrx钙钛矿薄膜上的表面缺陷，并使用生物相容性材料组胺（HA，2-(1H-ImIdazol-4-yl)ethanamIne）选择性钝化了钙钛矿薄膜表面的关键缺陷—带正电荷的Vl。

研究发现，HA中的咪唑环通过Lewis酸碱反应优先与Vl发生强相互作用，而-NH2基团通过形成氢键与相邻卤化物发生相互作用，加强了HA分子在钙钛矿表面的吸附。这种协同效应显著减少了Pb2+配位不足和Pt团簇的数量。所形成的HA不会在钙钛矿之上构建2D层。表面钝化减少了器件内表面陷阱态数，并延长了电荷寿命。同时，随着HA钝化，钙钛矿层的能带边缘向正方向移动，有利于界面空穴的转移。

结果表明，经HA钝化的PSCs的VOC和FF得到了显著提高，在100 mW cm-2光照下，PCE达到20.8%，是迄今为止，所报道的所有类型的全无机金属卤化物钙钛矿型太阳能电池中最高的PCE。该策略提供了一种合理的设计方案，可以有效钝化全无机钙钛矿，从而获得高效的钝化效果。

Rational Surface-Defect Control via Designed Passivation for High Efficiency Inorganic Perovskite Solar Cells, Angew. 2021

DOI: 10.1002/anIe.202109724

https://doI.org/10.1002/anIe.202109724

13.全无机钙钛矿电池的研究现状和发展前景

陕西师范大学向万春、苏黎世应用科技大学Wolfgang Tress等综述报道揭示界面结构影响全无机钙钛矿光吸收层导致太阳能电池器件性能降低的现象，此外作者总结和展望如何发展高性能的稳定全无机钙钛矿太阳能电池。

Interfaces and Interface Layers In Inorganic Perovskite Solar Cells, Angew. 2021

DOI: 10.1002/anIe.202108800

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/abs/10.1002/anIe.202108800

14.粒径、形貌可控合成钙钛矿纳米晶

西班牙维戈大学Lakshminarayana Polavarapu等报道系统性的研究在无惰性气氛保护条件实现形貌、粒径、组成可控的合成钙钛矿纳米晶材料。这种合成方法是一种简单、可规模化制备的方法，能够实现空气气氛合成的同时，调控钙钛矿纳米晶的形貌和粒径。合成的产物能够得到不同粒径的纳米立方体、六足纳米结构，其中高温条件合成的六足结构钙钛矿纳米晶与纳米立方体之间产生相互区别的光吸收。

在合成CsPbBr3纳米晶材料时，作者发现将反应温度从175 ℃降低至100 ℃，实现了纳米晶的形貌从3D立方体变为限域0D纳米立方。当反应温度低于100 ℃，合成过程中生成具有1D量子限域作用的2D纳米片。同时，在较高的温度（215 ℃），生成六足CsPbBr3纳米结构，这种结构的纳米粒子很少见诸相关报道中。

合成过程中通过简单的使用不同含卤前驱溶液就实现调控钙钛矿材料的组成。进一步的，作者将这种策略实现了对FAPbBr3进行形貌调控合成。该合成无需惰性气氛保护，合成了窄发光无机钙钛矿、有机-无机混合钙钛矿，合成的产物无需进行粒径选择性分离处理，通过温度调控实现精确调控。

Dimensionality Control of Inorganic and Hybrid Perovskite Nanocrystals by Reaction Temperature: From No-Confinement to 3D and 1D Quantum Confinement, Angew. 2021

DOI: 10.1002/anIe.202109308

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/full/10.1002/anIe.202109308

15.通过STM对钙钛矿材料的原子级洞察

冲绳科学技术大学院大学戚亚冰等人回顾了STM研究金属卤化物钙钛矿材料的最新进展，重点关注下层表面特性。从多个金属卤化物钙钛矿材料的比较角度提供了理解。此外，研究人员强调了STM观察到的一系列新现象。进一步讨论了各种类型的表面缺陷以及这些缺陷对MHPM性能的影响。缺陷是阻碍PSC商业化的关键因素之一。研究人员确定了卤素离子的作用及其掺入钙钛矿晶格的确切位置，并讨论了卤素离子掺入对MHPM的电子性质和稳定性有不同的影响。另一个重点是对MHPM电子特性的讨论。研究人员总结了通过不同方法在不同衬底上制备的MHPM的带隙值，并讨论了费米能级位置的决定因素。由于PSC领域仍在快速发展，许多新的机遇和挑战摆在我们面前。最后，概述了一些值得进一步研究的新研究方向。

Atomic level Insights Into metal halide perovskite materials by scanning tunneling microscopy and spectroscopy. Angew. 2021.

https://doI.org/10.1002/anIe.202112352

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/abs/10.1002/anIe.202112352

16.前驱体工程和晶粒锚定,纯相FAPbI3高效钙钛矿电池

苏州大学马万里, 袁建宇和瑞士洛桑联邦理工学院Michael Grätzel, Yuhang liu等人报道了前体工程和晶粒锚定的组合策略，以成功制备无MA和相纯的稳定 α-FAPbI3薄膜。

通过加入挥发性FA基添加剂来设计前体溶液，可以完全抑制薄膜结晶过程中非钙钛矿δ-FAPbI3的形成。通过晶界将4-叔丁基-苄基碘化铵渗透到α-FAPbI3薄膜内部，将所需α相的晶粒固定在一起并稳定。

这种合作方案使FAPbI3钙钛矿太阳能电池(PSC)的效率显著提高，接近21%，这是迄今为止的最高值之一。此外，稳定的PSC表现出更高的热稳定性，并在50°C下储存超过1600小时后仍保持其初始效率的约90%。这些发现应该为制造高质量钙钛矿薄膜和光电器件开辟新的途径。

Combined precursor engineeringand grain anchoring leading to MA-free, phase-pure and stable α-formamidinium lead Iodide perovskites for efficient solar cells. Angew. ,2021.

https://doI.org/10.1002/anIe.202112555

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/abs/10.1002/anIe.202112555

17.钙钛矿量子点在钙钛矿太阳能电池中的应用

美国德州大学奥斯汀分校Weiguang Chi等人对钙钛矿QD的问题和优势在纯化、钙钛矿 QD 的器件制造、光吸收、电荷传输和稳定性方面进行了分析。

基于交换化学（离子和配体交换）、钝化工程（离子和配体钝化）和结构工程（常规/倒置 结构、平面/介观和尺寸渐变）阐明了增强钙钛矿量子点和基于量子点的太阳能电池的有前景的策略。

所有这些讨论将为钙钛矿量子点的进一步发展提供线索，从而推动基于量子点的太阳能电池的发展。

Application of Perovskite Quantum Dots as Absorber for Perovskite Solar Cell. Angew. 2021.

https://doI.org/10.1002/anIe.202112412

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/epdf/10.1002/anIe.202112412

18.非传统R-P型二维钙钛矿及在太阳能电池领域的研究进展

层状卤化物钙钛矿（LHPs）具有晶体二维结构，与传统的三维钙钛矿相比，由于其优越的化学稳定性和有趣的各向异性，在光伏应用领域引起了人们越来越多的关注。目前研究最多的LHP是Ruddlesden-Popper(RP)相，由于其固有的有机层间结构存在范德华间隙，因此存在载流子-输运瓶颈问题。为了解决这一问题，人们迅速开发了DIon-Jacobson（DJ）和交替阳离子夹层（ACI）LHP，由于消除或减小了范德华能隙，它们表现出独特的结构和(光电)电子特性，可能类似于3D对应的LHP。DJ和ACI LHP的光物理性能得到了改善，因此具有更出色的光伏性能。电子科技大学刘明侦教授和香港浸会大学周圆圆教授综述了两类新兴的二维LHPs，即DJ和ACI LHPs的研究进展。

DJ LHPs的化学通式为(A’)(A)n-1BnX3n+1，它们是ABX3的衍生物。这里A‘的结构特征是具有二价层间有机阳离子，如3-(ammonIummethyl)pIperIdInIum（3AMP），4-(ammonIummethyl)pIperIdInIum（4AMP）和1,3-propanedIammonIum（PDA），n=1，2，3，4，…，∞。而ACI LHPs的化学通式为(A’)AnBnX3n+1，其中稍大的A’阳离子（如胍基，GA+）和较小的A阳离子（如MA+）在层间空间中形成交替排列。

作者首先从化学的角度全面总结了DJ和ACI LHPs的优点和前景。DJ和ACI LHPs的固有化学和结构优点包括不存在八面体置换，缩短层间距离，消除/减少范德华间隙，增强氢键，从而改善了载流子输运和化学稳定性。这些LHPs的特性已经体现在通过定制材料加工的高性能太阳能电池上。接下来综述了近年来DJ和ACI LHPs晶体和薄膜的合成、调节以及它们的光电性能和光伏性能的研究进展。

作者最后总结了克服DJ和ACI LHPs关键挑战的潜在途径，以实现DJ和ACI LHP高性能太阳能电池的全部潜力。简而言之，从分子化学的角度出发，需要以单晶的形式合成和研究各种可能成分的相纯DJ和ACI LHPs，以更好地了解其固有性质，这将作为解释用于器件应用的混合相薄膜中观察到的材料行为的基准。另一方面，从薄膜化学的角度来看，对于任何新的DJ和ACI LHPs，都需要详细选择溶剂类型、反溶剂处理，甚至化学添加剂，以精确优化它们的晶体取向和QW分布。

此外，DJ和ACI LHPs在老化环境中的降解机理也需要深入研究，以提高其稳定性。同时，需要了解DJ和ACI LHP的取向相关电子结构，以便更好地阐明它们与太阳能电池器件中电荷传输层的界面化学。

Layered 2D Halide Perovskites beyond Ruddlesden-Popper Phase:Tailored Interlayer Chemistries for High-Performance Solar Cells, Angew. 2021

DOI: 10.1002/anIe.202112022

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/abs/10.1002/anIe.202112022

19.热触发动态二硫键自愈无机钙钛矿电池

钙钛矿太阳能电池(PSC)面临的一大挑战在于，它们在潮湿、热、光等严酷刺激下的运行稳定性较差。

暨南大学的唐群委和段加龙等人采用热触发自修复聚氨酯(PU)旨在同时提高无机CsPbIBr2PSC的效率和稳定性。在高温下，PU中相邻分子链之间的动态共价二硫键自我修复了CsPbIBr2钙钛矿薄膜中形成的缺陷。

最好的无封装器件实现了高达10.61%的冠军效率，这是目前CsPbIBr2钙钛矿太阳能电池的最高效率。 在空气环境中，器件具有超过80天的出色长期稳定性；在85度持续加热条件下稳定超过35天。此外，光伏性能通过简单的热处理得以恢复。

Thermal-Triggered DynamIc Disulfide Bond Self-Heals Inorganic Perovskite Solar Cells. Angew.2021

https://doI.org/10.1002/anIe.202116632

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/abs/10.1002/anIe.202116632

20.小分子空穴材料提高钙钛矿太阳能电池性能

南方科技大学郭旭岗、中国科学院福建物质结构所稀土研究所的高鹏等报道通过INI策略发展无掺杂空穴传输材料HTM，构建了两种骨架上含有INI的小分子HTM用于高性能钙钛矿太阳能电池。将非共价S…O相互作用引入结构简单的由一个联噻吩和两个三芳基胺组成的骨架结构中，因此分别构建了BTORA、BTORNA两种含有分子内非共价相互作用的HTM分子，这两种HTM空穴传输分子表现自发平面化的骨架，可调控的能级，增强的热力学性质，非常高的结晶度，能够非常有效的抑制缺陷位点生成。非常重要和关键的一点是，这种高晶化的空穴传输分子使得材料具有优异的空穴迁移率，因此能够作为具有前景的非掺杂型空穴传输分子。基于BTORCNA作为空穴分子的钙钛矿太阳能电池实现了21.10 %的优异能量转换效率，较好的器件长期稳定性，比没有S…O非共价相互作用的BTRA空穴分子构建的对比钙钛矿太阳能电池器件的性能更高（18.40 %）。本文研究结果展示了一种普适性和可操作的方法实现具有更高载流子转移能力的电荷传输层，用于构建高性能钙钛矿太阳能电池。

Intramolecular Noncovalent Interaction-Enabled Dopant-Free Hole-Transporting Materials for High-Performance Inverted PerovskIte Solar Cells, Angew. 2021

DOI: 10.1002/anIe.202113749

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/abs/10.1002/anIe.202113749

21.高效耐用的空气处理钙钛矿太阳能电池

聚合物掺杂是精确控制钙钛矿的成核和晶体生长并提高在空气中制备的钙钛矿太阳能电池(PSC)电子质量的重要方法。哈尔滨工业大学Bo Jiang等人设计了一种全新的具有动态2,6-吡啶二甲酰胺(PDCA)配位单元和大量氢键的自修复聚硅氧烷(SHP)，并将其结合到钙钛矿薄膜中。

PDCA单元显示出强烈的分子间 Pb2+——N 酰胺基、I——N吡啶基和 Pb2+——O 酰胺基配位相互作用，会提高钙钛矿薄膜的结晶度并钝化晶界。

此外，SHP中丰富的氢键为PSC提供了晶界裂纹的自修复。值得注意的是，掺杂器件的效率高达19.50%，滞后不明显，几乎可以与在惰性气氛中实现的效率相媲美。

归因于有效SHP 聚合物的钝化和疏水性，器件在存储（相对湿度(RH)约为 20%）持续 3000 小时后保留了约原始PCE的82%。SHP 能够有效地修复 GB 处的这些裂纹。经过800次循环后，仍可保持初始PCE的80%。

这种在PSC中基于杂环的大分子掺杂策略将为实现高效耐用的钙钛矿晶体半导体铺平道路。

Interface chelation Induced by pyridine-based polymer for efficient and durable air-processed perovskite solar cells. Angew. 2021

https://doI.org/10.1002/anIe.202112673

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/10.1002/anIe.202112673

22.高效稳定2D/3D钙钛矿太阳能电池

二维/三维（2D/3D）混合钙钛矿通过引入有机间隔阳离子，结合了2D钙钛矿的优异稳定性和3D钙钛矿的优异效率的优点。然而，二铵间隔阳离子的分子构型对2D/3D钙钛矿性质的影响仍不清楚。

南昌大学陈义旺等人首先通过使用各种二铵分子来构建 DIon-Jacobson(DJ)型2D/3D钙钛矿以进一步促进光伏性能。系统地研究了分子构型诱导结晶动力学和载流子动力学调节的机制。最小平均Pb-I-Pb角导致[PbX6]4-晶格的最小八面体倾斜。

在最佳掺入二铵分子的DJ型2D/3D钙钛矿中，间隔阳离子和无机物之间具有合适的结合能和氢键[PbX6]4-笼，从而有助于形成具有垂直晶体取向、减轻晶格畸变和有效载流子传输的高质量钙钛矿薄膜。因此，器件效率显著提高到了22.68%，并具有出色的湿度稳定性。

Diammonium Molecular Configuration-Induced Regulation of Crystal Orientation and Carrier Dynamics for Highly Efficient and Stable 2D/3D Perovskite Solar Cells. Angew. 2021

https://doI.org/10.1002/anIe.202114588

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/abs/10.1002/anIe.202114588

23.无掺杂空穴传输聚合物用于高效钙钛矿太阳能电池

高空穴迁移率是无掺杂聚合物空穴传输材料(HTM)的先决条件。限制聚合物链的构型变化以提供刚性和平面主链可以降低不利的重组能并提高空穴迁移率。

天津工业大学刘义和南开大学姚朝阳等人采用基于菲咔唑(PC)的聚合物 HTM，PC6，利用通过 S-O 二级相互作用的非共价构象锁定来固定分子几何形状并显著降低重组能。

从结构明确的重复序列到目标聚合物的系统研究表明，PC 的宽阔平面主链显著增强了相邻聚合物的 π-π堆积，极大地促进了分子间电荷转移。

插入的“刘易斯软”氧原子有效地钝化了钙钛矿/HTM界面处的陷阱位点，并进一步抑制了界面复合。因此，采用PC6作为无掺杂HTM的PSC提供了22.2%的出色功率转换效率并显著提高了寿命，使其成为基于无掺杂HTM的最佳PSC之一。

A Phenanthrocarbazole-Based Dopant-Free Hole-Transport Polymer with Noncovalently Conformational Locking for Efficient Perovskite Solar Cells. Angew. 2021

https://doI.org/10.1002/anIe.202114341

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/10.1002/anIe.202114341

24.软磁性二维钙钛矿

二维有机-无机混合卤化物钙钛矿(2D-OIHPs)具有丰富的结构调控能力、广泛的功能性（比如铁电性、铁磁性等）。日本东北大学Kouji Taniguchi等报道了手征极性铁磁性2D-OIHPs，其中氯化铜作为无机层表现出可分辨的电致极性，作者通过磁电各向异性测试(MEA)清楚的发现磁-电关联性，光吸收系数的变化情况恰好与光的传播方向相反。

由于2D-OIHPs具有较强的结构柔韧性，不对称极性分析能够插嵌到van der Waals铁电性CuCl42-层之间，因此在非磁性的有机分子层、磁性无机层中都产生极性。作者发现通过非常低的磁场（~50 mT）就能够激发MEA信号，这种现象说明这种基于氯化铜的材料具有软磁性。

Magneto‐Electric Directional Anisotropy In Polar Soft Ferromagnets of Two‐Dimensional Organic‐inorganic Hybrid Perovskites, Angew., 2021

DOI: 10.1002/anIe.202103121

https://www.onlInelIBrary.wIley.com/doI/10.1002/anIe.202103121

25.绿色化学合成的环丁烷基空穴选择性材料用于高效钙钛矿太阳能组件

钙钛矿太阳能电池凭借其其光电转换效率高，已经受到了越来越多的关注。然而，对于常见的spIro空穴传输层在大面积钙钛矿组件制备时成本增加和稳定性下降等问题。

瑞士洛桑联邦理工学院Mohammad Khaja Nazeeruddin和Yi Zhang等人报道了环丁烷基空穴选择性材料的绿色化学合成用于高效钙钛矿光伏组件。

研究人员展示了使用简单和绿色化学启发合成的基于环丁烷的空穴选择性材料，以降低成本和不利的环境影响。一系列具有分子工程侧臂的新型半导体已成功应用于钙钛矿太阳能电池。

基于V1366的钙钛矿电池电池的效率可达21%，长期操作稳定性优异。在活性面积为30.24 cm2的钙钛矿太阳能模块中实现了超过19%的效率。

Green-Chemistry-inspired Synthesis of Cyclobutane-Based Hole-Selective Materials for Highly Efficient Perovskite Solar Cells and Modules, Angew, 2021

DOI: 10.1002/anIe.202113207

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/10.1002/anIe.202113207

26.用于防伪应用的核壳结构上转换/无铅钙钛矿纳米颗粒

鉴于其优异的发光性能，纳米晶金属卤化物钙钛矿具有多种光电应用，包括与防伪相关的应用。然而，高质量的光学防伪通常需要依赖多种光学模式的多重加密来确保信息安全。

中科院长春应用化学研究所程子泳和林君等人采用钙钛矿材料实现了一种基于双光学加密的高效防伪策略。纳米复合材料的具体组成为，以NaYF4:Er 3+ ,Yb 3+ 为核，CsMnCl 3 为壳。通过结合上转换和下转换发光，实现了一种基于双光学加密的高效防伪策略。

这种纳米复合材料的发射颜色取决于入射辐射的穿透深度，可以通过改变激发源（980 nm 激光或紫外线）来产生不同的发光图案。这一特点可以有效提高防伪指标，制作专业的防伪材料。

Core-Shell Structured UpconversIon/Lead-Free Perovskite Nanoparticles for Anti counterfeiting Applications, Angew. 2021

DOI: 10.1002/anIe.202115136

https://onlInelIBrary.wIley.com/doI/10.1002/anIe.202115136

学术交流QQ群

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光学材料与器件学术QQ群：623864939

钙钛矿产教融合交流@知光谷（微信群）：需添加编辑微信

为加强科研合作，我们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创合作专业科研交流微信群。加微信群方式：添加编辑微信pvalley2019，备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群。

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