在国家自然科学基金项目（批准号：52272255、U23A20141）等资助下，中国科学院青岛生物能源与过程研究所逄淑平研究员团队与合作者在钙钛矿太阳能电池的氧化锡纳米材料研究方面取得进展。相关研究成果以“基于原位固态配体交换反应构建 n-i-p 型钙钛矿太阳能电池中的埋入式二维/三维异质结（Buried 2D/3D heterojunction in n-i-p perovskite solar cells through in-situ solid-state ligand-exchange reaction）”为题，于2026年2月6日在《自然·能源》（Nature Energy）上在线发表。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41560-026-01980-4。

　　有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新一代光伏技术，引起了学术界和工业界的广泛关注。尽管钙钛矿太阳能电池效率已接近晶硅太阳能电池，其性能与稳定性的主要限制因素在于界面处存在大量缺陷。在界面处引入二维（2D）钙钛矿材料能有效缓解界面缺陷、抑制非辐射复合，同时增强疏水性与热稳定性。然而，在三维(3D)钙钛矿层的上表面实现该结构较为简单，但构建埋底界面的2D/3D结构却困难得多。这是因为形成2D钙钛矿的配体在后续上层薄膜沉积过程中极易溶解于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和二甲基亚砜（DMSO）等极性溶剂中。

　　针对这一难题，逄淑平研究员团队与合作者提出了一种调控氧化锡纳米颗粒表面配体作用力的策略，有效释放界面处胺类配体形成2D/3D异质结，依次将巯基乙酸（TGA）和油胺（OAm）接枝到二氧化锡纳米颗粒表面（SnO₂–TGA–OAm）。TGA与OAm之间的强化学键确保了在钙钛矿薄膜的热退火过程中与FAI的阳离子交换，从而在钙钛矿薄膜底部界面处自发形成2D/3D钙钛矿结构。这种位置可控的2D/3D结构加速了钙钛矿相的形成，显著提升钙钛矿薄膜的结晶质量，使薄膜底层界面的缺陷浓度降低十倍以上。对应的钙钛矿太阳能电池展现出卓越的光电转换效率：26.19% (0.09 cm²)、23.44% (孔径面积21.54 cm²，认证效率为22.68%)及22.22% (孔径面积64.80 cm²)。

　　该研究解决了埋底界面构建2D/3D异质结难以精准控制的难题，为推动钙钛矿太阳能电池实用化发展提供了重要思路。

图 调控氧化锡纳米材料链段实现原位构建2D/3D异质结原理图。（A）基于酸辅助制备SnO₂-TGA与SnO₂-TGA-OAm的合成示意图；（B）SnO₂-TGA-OAm纳米颗粒的透射电镜图像；（C）FTO/SnO₂-TGA-OAm界面处2D/3D异质结形成机理图；（D）FAI与RA-TGA分子之间的离子交换反应