有机-无机杂化钙钛矿材料具有优良的光电性能，使其在太阳能电池领域得到广泛的关注。然而，钙钛矿在结晶生长过程中存在大量晶界和缺陷，对钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性有很大影响，严重制约了其面向未来的商业应用。 近日，中科院化学所李明珠研究员团队利用二维材料MXene (Ti3C2Tx 纳米片)调控钙钛矿/SnO2界面，研究发现，制备得到的MXene和钙钛矿的晶格匹配，能够诱导钙钛矿垂直取向生长，获得高质量垂直取向的钙钛矿薄膜。该研究工作提出了一种新的能够同时调控电子传输层界面和钙钛矿结晶的方法，为钙钛矿器件的性能和稳定性的进一步提高开辟了新的途径。吴超教授和方文中博士为本文的共同第一作者。
MXene与SnO2加合物的形成减少了相邻SnO2纳米晶之间的范德华相互作用，抑制SnO2纳米晶的团聚。同时，MXene作为模板增强SnO2纳米晶体在ITO基板上的结晶。高质量的SnO2-MXene薄膜基底有利于钙钛矿快速结晶，形成致密的高度结晶的钙钛矿。另外，MXene和钙钛矿的晶格匹配抑制了钙钛矿退火和冷却过程中界面失配引起的应力集中，减少了薄膜钙钛矿结晶过程中的晶格畸变，从而获得了垂直取向钙钛矿薄膜。 作者系统地优化和研究了MXene纳米片的尺寸和含量对钙钛矿光伏器件性能的影响。采用开尔文探针力显微镜（KPFM）表征短路条件下SnO2-MXene基器件横截面的接触电位差，证明SnO2-MXene/钙钛矿界面有利于激子的分离和提取。由于钙钛矿垂直取向的高质量结晶和SnO2-MXene电子传输界面的高质量接触，未封装的SnO2-MXene基器件储存在相对湿度(RH)为30% ~ 40%的环境中500小时后，PCE保持在其初始值的90%。 论文信息 MXene-Regulated Perovskite Vertical Growth for High-Performance Solar Cells Chao Wu,Wenzhong Fang,Qunfeng Cheng,Jing Wan,Rui Wen,Yang Wang,Yanlin Song, Mingzhu Li* Angewandte Chemie International Edition
