反式结构是钙钛矿太阳能电池的两种常用结构之一，对提高钙钛矿太阳能电池的稳定性以及钙钛矿叠层太阳能电池具有重要意义，但是长期以来反式结构钙钛矿太阳能电池的效率大幅低于正式结构。
二维结构表面钝化是提高钙钛矿太阳能电池性能的有效途径之一，尤其是在正式结构钙钛矿器件中，通过二维结构表面钝化的使用实现了超过25%的能量转化效率。然而在反式结构钙钛矿器件中二维结构处理并不适用，原因是二维结构较高的导带能级位置阻碍了电子在钙钛矿与电子传出层之间的传输，影响了器件的电流和效率。
图1 准二维结构表面钝化示意图
通过混合长链分子胺盐和碘甲胺进行表面处理制备表面准二维结构。
此项工作中，研究人员通过在薄膜表面钝化结构制备过程中混合长链分子碘盐和碘甲胺来精细调控低维结构层数，制备了层数大于2的准二维表面钝化结构。准二维结构的导带位置相对二维结构有大幅降低，从而减小了界面电子势垒，加快了电子向电子传输层转移的速率。该方法有效提高了器件的短路电流，实现了器件效率的大幅提升。在国内和国外第三方机构均进行了器件效率认证，在NREL进行的准稳态认证效率达到23.9%，是目前反式结构钙钛矿太阳能电池最高纪录。此外该器件采用氧化镍做为无机空穴传输层，使得器件具有较高的稳定性，65度温度下经过500小时连续运行后，器件的工作效率仍保持在90%以上。
图2 钙钛矿薄膜的瞬态吸收光谱和钙钛矿薄膜制备过程中的原位荧光光谱图，多层结构特征峰的明显增强证明了准二维结构的形成。
图3 反型光电子能谱表征钙钛矿薄膜的表面结构导带能级位置，相对二维结构，准二维结构钝化的薄膜和内部三维结构之间具有更小的导带能级差值。
图4 准二维结构钝化钙钛矿太阳能电池准稳态效率认证和器件运行效率跟踪图。
该工作为反式钙钛矿太阳能电池性能提高提供了思路，对钙钛矿太阳能电池的发展将起到推动作用。