由有机和无机材料制成的混合钙钛矿太阳能电池(PSC)是非常有前途的能源解决方案，可以帮助减少全球碳排放。近年来，这些电池的功率转换效率(PCE)有了显着提高，最终超过了25%。

制造高效PSC的一个关键里程碑是使用2D和准2D改性3D钙钛矿异质结构(即由3D和2D钙钛矿材料组成的结构)。这些结构具有几个有利的特性，例如它们可以钝化缺陷和有利的带对齐，这反过来又提高了电池的开路变化电压和填充因子。

3D/2D异质结构通常通过在3D钙钛矿材料上旋涂有机阳离子盐溶液并在其表面形成薄的2D钙钛矿层来创建。然而，由于离子在2D钙钛矿表面和下面的块状3D钙钛矿之间扩散，在某些条件下，该过程可以促进异质结构的后续降解。

华中科技大学、武汉理工大学和多伦多大学的研究人员最近推出了一种制造更稳定的3D/2D异质结构、防止其降解的新方法。他们的方法在NatureEnergy发表的一篇论文中介绍，需要在结构之间引入一个附加层;3D和2D钙钛矿层。

“表面2D和块体3D钙钛矿之间的离子扩散导致3D/2D钙钛矿异质结构的降解，并限制了PSC的长期稳定性，”LongLuo、HaipengZeng和他们的同事在他们的论文中写道。“我们在3D钙钛矿层的顶部加入交联聚合物(CLP)，然后通过蒸汽辅助两步工艺沉积2D钙钛矿层，形成3D/CLP/2D钙钛矿异质结构。”

从本质上讲，Luo、Zeng和他们的同事提议在3D/2D异质结构中的3D体钙钛矿和2D表面钙钛矿之间引入夹层。该中间层由交联聚合物(CLP)制成，可以抑制离子扩散而不影响3D和2D钙钛矿层之间的电荷传输。

“光致发光光谱和厚度剖面元素分析表明，CLP通过抑制2D和3D钙钛矿之间的阳离子(甲脒，FA+和4-氟苯基乙基铵，4F-PEA+)扩散来稳定异质结构，”Luo和他的同事解释说在他们的论文中。

为了测试他们更新的3D/2D异质结构设计的有效性，研究人员用它来制造一系列小面积太阳能电池以及微型太阳能模块。这些电池和模块取得了显着的成果，因为它们看起来比具有传统3D/2D异质结构设计的基于钙钛矿的电池和模块稳定得多。

“对于基于碳电极的设备，我们报告了效率为21.2%的小面积设备和效率为19.6%的微型模块，”罗和他的同事在他们的论文中写道。“在高温下最大功率点跟踪和单日光照条件下运行4,390小时后，设备可保持90%的初始性能。”

未来，罗和他的同事介绍的新设计可以帮助稳定基于3D/2D钙钛矿异质结构的太阳能电池，而不会影响它们的效率。此外，他们的研究可以启发其他团队设计类似的方法，在3D和2D钙钛矿层之间引入中间层，以防止离子扩散引起的降解。