近日，中国科学院大连化学物理研究所太阳能研究部薄膜太阳能电池研究组研究员刘生忠团队与陕西师范大学教授赵奎合作，在二维Dion-Jacobson（DJ）钙钛矿成膜控制研究中取得新进展，制备出高效率芳香族二维DJ钙钛矿太阳电池。近年来，二维有机-无机杂化钙钛矿半导体材料凭借其高的环境稳定性和结构多样性，得到了广泛关注。
工作中，合作团队利用原位表征手段，实时追踪二维DJ钙钛矿前驱体溶液反应形成固态薄膜的结晶过程，以及其对量子阱生长，电荷传输、太阳电池性能的影响。研究发现，在溶液处理过程中，快速提取溶剂可以加快钙钛矿相的成核和生长，避免从中间相到钙钛矿相的间接转变。
因此，通过提升薄膜质量、优化量子阱的厚度分布，有利于提高二维钙钛矿太阳电池的电荷传输效率、载流子寿命和迁移率，最终改善电池的短路电流和开路电压，制备出效率为15.81%的器件，这是目前文献可查的芳香族二维DJ钙钛矿太阳电池的最高效率。该研究对指导DJ钙钛矿实现更优化的光电性能和器件性能具有重要意义。
相关研究成果以Film Formation Control for High Performance Dion–Jacobson 2D Perovskite Solar Cells为题，发表在Advanced Energy Materials上。大连化物所博士研究生张旭为论文第一作者。
研究工作得到大连化物所创新基金、国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基金、教育部“111引智计划”等的资助。