反式结构钙钛矿电池因具有良好的稳定性、可忽略的迟滞效应和在叠层电池中的高匹配度而受到了广泛的关注，但是其光电转化效率仍然低于正式结构钙钛矿电池，主要归因于反式器件的开路电压较低。造成这个现象的原因包括富勒烯和钙钛矿之间的化学作用较弱、富勒烯电子传输层和钙钛矿活性层的能态结构匹配度较低、富勒烯电子传输层内部的分子无序等。

针对这个问题，北京大学深圳研究生院杨世和教授课题组和合作者设计合成了一种碗烯铵盐分子，首次引入到反式结构钙钛矿电池中，对钙钛矿的表面进行重构。碗烯是一类具有特殊碗状结构的曲面分子，可以被视作经典富勒烯C₆₀的片段结构，具有电子受体性质和天然的分子偶极。作者利用碗烯独特的物理化学性质对钙钛矿薄膜表面的化学结构、能态结构、电子动力学过程等进行重构，大幅降低了该界面的能量损失，提升了器件的开路电压，最优器件获得了超过22%的光电转化效率。同时，由于碗烯和碘离子之间存在较强的化学作用，使得碗烯在钙钛矿层和富勒烯电子传输层之间的界面上建立起一层分子屏障，减缓了器件内部的碘离子迁移，从而大幅提升了器件的稳定性。该工作显示了碗烯在钙钛矿表面修饰和改性上的巨大潜力和研究价值。

这项工作于近期发表在化学领域顶级期刊Journal of the American Chemical Society上，标题为“Surface Re-Engineering of Perovskites with Buckybowls to Boost the Inverted-Type Photovoltaics”。

论文链接为 ：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c05235

碗烯铵盐分子对钙钛矿的表面重构实现电池光伏性能和稳定性的提升

    在这项工作中，北京大学深圳研究生院的杨世和教授和厦门大学的谢素原院士为共同通讯作者，北京大学深圳研究生院的博士后邢舟和南方科技大学博士后的安明伟为共同第一作者，实验还得到了合作方南方科技大学郭旭岗教授团队的支持。该项研究得到了国家自然科学基金、深圳市孔雀计划项目、深港合作研究项目和中国博士后科学基金的资助。