香港城市大学Angew：通过可调节的二茂铁夹层调节钙钛矿表面能量，实现高性能钙钛矿太阳能电池

摘要：香港城市大学曾晓成&朱宗龙&伦敦帝国理工学院Nicholas J. Long团队在Angewandte Chemie International Edition期刊发表题为“Modulating Perovskite Surface Energetics Th

香港城市大学曾晓成&朱宗龙&伦敦帝国理工学院Nicholas J. Long团队在Angewandte Chemie International Edition期刊发表题为“Modulating Perovskite Surface Energetics Through Tuneable Ferrocene Interlayers for High-Performance Perovskite Solar Cells”的研究论文，Francesco Vanin为第一作者，曾晓成&朱宗龙&Nicholas J. Long为共同通讯作者。

核心亮点：本文开发了基于二茂铁（Fc）的多功能夹层，表现出可调节的钝化和电化学特性。揭示了Fc化合物的最高占据分子轨道能量(EHOMO)与钙钛矿价带最大值(EVBM)之间的关键关系。值得注意的是，构象灵活且更容易氧化的二茂铁基-双呋喃-2-羧酸酯(2)被发现能更有效地与配位不足的Pb2+表面位点结合并调节界面能量，从而使倒置钙钛矿太阳能电池实现25.16%的冠军效率。

在钙钛矿/电子传输层（ETL）界面上合理控制化学和能量性质对于实现高效且稳定的下一代倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）至关重要。然而，仍然缺乏一种通过合理的合成调谐直接控制钙钛矿表面WF特性，同时实现稳健化学钝化的策略。

为了解决这个问题，厦门大学陈孟瑜、黄凯和李澄团队开发了基于二茂铁（Fc）的多功能夹层，这些夹层经过工程设计，表现出可调节的钝化和电化学特性。这些夹层旨在最小化非辐射复合，并调节钙钛矿表面的功函数(WF)及其均匀性，从而提升器件性能。揭示了Fc化合物的最高占据分子轨道能量(EHOMO)与钙钛矿价带最大值(EVBM)之间的关键关系。这种关系对于控制能带弯曲和优化电荷提取至关重要。值得注意的是，构象灵活且更容易氧化的二茂铁基-双呋喃-2-羧酸酯(2)被发现能更有效地与配位不足的Pb2+表面位点结合并调节界面能量，从而使倒置钙钛矿太阳能电池实现25.16%的冠军效率。这些电池还表现出出色的稳定性，在65°C下以最大功率点运行1,000小时后仍保持初始效率的92%以上。

本研究使用可合成的Fc基化合物合理地定制钙钛矿层的电子表面性质。通过将广泛可调的Fc-EHOMO与降低和均质化的钙钛矿表面WF相关联，推进了对基于二茂铁的夹层的理解，并为其在高效太阳能技术中的应用开辟了新途径。