钙钛矿太阳能电池具有优异的光伏性能和低成本溶液加工性能，已成为一种前景广阔的光伏技术，近些年来备受关注，其光电转化效率从最初的3.8%迅速提高到26%以上。钙钛矿太阳能电池中钙钛矿活性层和相关电荷传输层的界面研究对于进一步提高电池的效率和稳定性具有重要意义。

在科技部，国家自然科学基金和北京市基金委的支持下，化学研究所绿色印刷院重点实验室宋延林课题组的蒋克健副研究员在染料敏化太阳电池双活性电极（Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51,10351-10354），高质量钙钛矿薄膜制备（Nat. Commun. 2020,11,5402；Adv. Mater.2018,30,1804454；Angew. Chem. Int. Ed.2019,58,6688；Angew. Chem. Int. Ed.2022,61,e202203778），以及钙钛矿太阳能电池电荷传输材料（Angew. Chem. Int. Ed.2024,63,e202403）等方面取得重要进展。

最近，该课题组与合作者在钙钛矿太阳能电池界面研究方面取得新进展。常规的钙钛矿太阳能电池中一般使用N-型无机氧化物半导体（二氧化钛，二氧化锡等）作为电子传输层。这种溶液涂布的无机半导体存在表面未配位原子和羟基基团等缺陷。同时，涂敷在电子传输层上的钙钛矿底部存在未配位铅离子的缺陷，这些界面缺陷严重影响器件的光伏性能和稳定性。基于前期在染料敏化太阳能电池方面的研究基础，研究人员在二氧化锡和钙钛矿界面引入自组装材料2,2'-联吡啶-4,4'-二甲酸（HBPDC）。HBPDC通过羧基与二氧化锡表面羟基作用，从而降低其表面缺陷，同时联吡啶与钙钛矿铅离子配位，钝化钙钛矿表面缺陷。HBPDC的引入优化了界面能级匹配，促进了电荷传输，提高了器件的光伏性能。同时，HBPDC的引入提高了器件界面层间附着力和器件稳定性。相关研究成果发表在近期的Angew. Chem. Int. Ed.（2024,DOI: 10.1002/anie.202418176），博士生赵明明和顾卫敏博士为文章的共同第一作者，通讯作者是化学所蒋克健副研究员，宋延林研究员，以及天津大学周雪琴教授，李凤珠博士。

2,2'-联吡啶-4,4'-二甲酸（HBPDC）材料调节钙钛矿电池界面

绿色印刷院重点实验室

2024年10月23日