综述：钙钛矿维度工程用于稳定异质结基光伏电池

《Nature Reviews Materials》：Dimensionality engineering of perovskites for stable heterojunction-based photovoltaics

本文综述了通过低维（LD）钙钛矿覆盖层提升3D钙钛矿太阳能电池稳定性的策略。重点探讨了配体设计（如采用高价胺与高pKa值配体）与制备工艺，以解决3D/LD界面结构无序、相混合及配体不稳定（如弱范德华力、低pKa导致去质子化）等挑战，为实现高质量异质结光伏器件提供方向。

　　

低维钙钛矿覆盖层：提升异质结光伏稳定性的维度工程

商业化太阳能电池需具备长期运行稳定性。尽管钙钛矿太阳能电池表现出高性能，但其光吸收三维（3D）金属卤化物钙钛矿薄膜体相和表面存在的缺陷、杂质及可移动离子导致器件降解。与3D钙钛矿相比，低维（LD）钙钛矿具有更优异的相稳定性、环境稳定性、光稳定性和热稳定性。尤其通过构建3D/LD异质结构，LD层可通过表面重构钝化缺陷丰富的3D钙钛矿表面。然而，过量未键合配体可能引起接触界面能量失配和结构无序，而LD钙钛矿覆盖层中的混合相、随机取向等不均匀性会诱发电荷复合通道，损害电荷传输并削弱长期稳定性。

配体化学的关键作用

目前构建3D/LD异质结常用的一价铵基配体（如苯乙铵、丁铵）稳定性不足，归因于有机层与无机骨架间的弱范德华作用力及其较低酸解离常数（pK_a）导致的易去质子化倾向。提升稳定性需采用能与无机骨架形成强配位键的有机配体，优选具有高pK_a值的多价胺类化合物。这类配体可增强界面结合力，抑制相分离，促进形成高纯度、均匀的LD覆盖层。

制备工艺与界面调控

高质量LD覆盖层的制备需精确调控成膜动力学与界面反应。溶液法、气相沉积等技术可通过优化前驱体浓度、退火条件等参数减少相混合，实现取向一致的LD相。界面工程重点在于平衡配体反应活性与骨架匹配性，以降低界面缺陷密度，避免电荷传输势垒。

展望：面向稳定光伏器件的维度设计

通过维度工程构建稳健的3D/LD异质结是突破钙钛矿太阳能电池稳定性瓶颈的有效路径。未来研究需聚焦多价配体筛选、相纯化工艺创新及界面动态行为解析，为开发高效长寿命光伏器件提供理论支撑与技术方案。