近年来，钙钛矿型太阳能电池以其优异的光电特性和低廉的生产成本在光伏领域得到发展。随着器件结构、钙钛矿结构、电荷传输层等方面的进步，钙钛矿电池的光伏效率已达25.7%，可与成熟开发的薄膜和硅基太阳能电池相媲美。但是，钙钛矿电池在空气中的长时间稳定性问题和层与层之间的表面缺陷限制了钙钛矿电池的商业化。
为促进钙钛矿太阳能电池的进一步发展，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员葛子义与副研究员刘畅等人通过界面工程和新型二维材料设计等手段，大幅提升了钙钛矿光伏器件效率和稳定性。
SnO2表面的氧空位和陷阱态是制约器件效率的重要因素，对此，科研人员创新性地提出了具有高结构灵活性的n型共轭小分子钝化SnO2表面缺陷，以实现高质量成膜和有序分子堆积，从而提高SnO2表面的钝化效果。
为进一步尝试调整有机钝化剂的聚集和分子堆积，并深入研究它们与SnO2/钙钛矿界面处电荷传输/重组动力学的相关性，科研人员通过侧链工程设计出Y系列衍生物。基于BTAC4有机钝化剂的PSC实现了超过23%的优异光电转换效率，以及1.252V的高开路电压，是迄今为止基于CsFAMA钙钛矿体系报告的最高开路电压值。未封装的器件在35%湿度下储存768小时后仍保持90%的初始功率转换效率，具有出色的稳定性。
CsPbI2Br的带隙可以通过改变Br/I比进行微调，因此成为构建串联太阳能电池的理想选择。然而，在潮湿环境下，无机PSC的发展仍然面临相稳定性挑战。科研人员设计出一种共轭p型小分子与无机钙钛矿表面相互作用，对器件性能产生了双重作用。一方面，来自小分子O和S的孤对电子可以与来自钙钛矿的未配位Pb形成共价键，大幅降低陷阱态，并在钙钛矿晶粒处释放缺陷诱导的微应变。
另一方面，在小分子的退火过程中，它可以诱导无机钙钛矿晶体的二次生长，从而使钙钛矿薄膜的形貌细化，结晶度提高。因此，经小分子处理的基于CsPbI2Br的PSC实现了16.25%的PCE，可与迄今为止最先进的CsPbI2Br钙钛矿器件媲美。此外，该装置在室温（相对湿度为25%）下老化500小时，仍可保持80%的初始PCE，表现出优异的水分稳定性。
传统3D钙钛矿在湿气环境中极易分解，因而限制了光伏器件的实际应用。二维钙钛矿较三维材料具有优异的湿度及光照稳定性，近几年被广泛研究。然而，二维钙钛矿绝缘有机中间层与钙钛矿无机层间具有差异较大的介电常数，导致材料激子结合能大、载流子传输受阻，使2D钙钛矿器件光伏性能远低于3D器件。
为从材料上克服上述缺陷，科研人员创新性地设计出一种D-A-D型强共轭有机中间层结构，通过D、A间内电荷转移效应降低有机中间层能带带隙，弱化量子阱限域效应，使2D钙钛矿的光电性能与3D结构相似，有助于提高激子分离与载流子传输性能，实现2D钙钛矿器件效率超18%，是目前低维（n≤4）钙钛矿器件的最高效率之一，并且器件在湿气环境中老化1000小时衰减小于5%，表现出优异的湿度稳定性。