南开大学刘永胜Angew: 20.82%！具有D-A结构的半导体间隔基驱动2D R-P钙钛矿太阳能电池的效率超过 20%！

二维 （2D） Ruddlesden-Popper （RP） 钙钛矿已成为有前途的光伏材料。然而，绝缘间隔基引起的大介电失配和高激子结合能阻碍了它们在光伏效率方面的进一步提高。

基于此，南开大学刘永胜等人开发了两种半导体间隔基，即 MeBThMA 和 CNBThMA，用于 2D RP 钙钛矿太阳能电池。与 MeBThMA 相比，具有给体-受体 （D-A） 结构的 CNBThMA 间隔区表现出更大的偶极矩，并在单晶中采用面对面的分子堆叠排列。独特的 D-A 结构有效地消除了有机层和无机层之间的介电失配，有助于能级的形成，调整各向异性电荷传输特性，并提高层状 RP 钙钛矿的薄膜质量。因此，基于 CNBThMA（标称 n = 5）的器件实现了 20.82% 的冠军效率，据我们所知，这是使用半导体间隔基的 2D RP PSC 的创纪录效率。我们的工作开创了一种使用 D-A 结构设计有机半导体间隔基的新方法，用于高效的 2D PSC。该论文近期以“Semiconductor Spacers with Donor-Acceptor Structure Drive 2D Ruddlesden-Popper Perovskite Solar Cells Beyond 20% Efficiency”为题发表在期刊Angewandte Chemie International Edition 上。

器件结构：

ITO/NiOx/SAM/PVSK/PC61BM/BCP/Ag

1. 洗干净的ITO玻璃，UV处理20 min，NiOx，3000rpm 30s旋涂，100℃退火10 min；0.3 mg/ml 3-PACI(cF)，5000rpm旋涂，100℃退火10 min；

2. 通过以2:3.2:0.8:5的化学计量比混合CNBThMAI、MAI、FAI和PbI2，制备了2D RP钙钛矿（CNBThMA）2（MA0.8FA0.2）4Pb5I16（Pb2+的浓度为0.91 M，在DMF:DMSO:MeCN=5:5:1的前体溶液中）。将MACl加入到前体溶液中，MACl/（MAI和FAI）重量比为0.4:1。将溶液在70°C下搅拌3小时，并在使用前冷却至室温。1000rpm 3s+3000rpm 5s+3500rpm 60s旋涂，最后20s，200µL CB:IPA=1:1（含1mg/mL MACl）反相，空气105℃退火28 min；

3. 20 mg/mL PC61BM CB，1500rpm 30s旋涂; 0.6 mg/mL BCP IPA，1000rpm 60s旋涂；

4. 蒸镀80 nm Ag。