美国莱斯大学Aditya D. Mohite和Jean-Christophe Blancon等人在Nature Nanotechnology上发表文章，Light-activated interlayer contraction in two-dimensional perovskites for high-efficiency solar cells，高效太阳能电池中二维钙钛矿的光激活层间收缩。在这里，作者表明，对DJ和ACI二维杂交钙钛矿的连续光照会导致晶格收缩，钙钛矿层平面内方向的晶格参数下降0.4%，平面外方向的晶格收缩>1%。在连续光照下对单个晶体和薄膜进行的原位X射线光电子光谱（XPS）测量显示，在光照后，碘离子会变得缺电子（带正电荷或氧化），这触发了跨越有机屏障的I-I相互作用的增强。这降低了有效的层间距离，并导致载流子的迁移率增加三倍。重要的是，迁移率的突然变化与原位器件掠入射广角X射线散射（GIWAXS）中晶格收缩的开始完全同步。此外，与光强相关的GIWAXS和迁移率测量阐明了一种基于渗流的机制，这解释了迁移率的三倍增加以及观测光诱导变化的时间尺度和随后的弛豫。理论计算表明，空穴在碘原子上的局域化导致电子在堆积轴上有更大的色散，这与实验中观察到的电荷增强输运是一致的。改进的电荷传输使得基于DJ的光伏器件的效率从15.6%大幅提高到18.3%，主要是由于电荷收集的改善，体现为太阳能电池的填充因子和开路电压的增加。这些结果有两个关键影响。首先，结果表明，通过选择合适的层间阳离子，并利用2D杂交钙钛矿对外部刺激的敏感性，可以克服平面外方向的带隙不连续性，并实现更接近3D钙钛矿的电荷输运特性。其次，这些结果为理解和调整新的光与物质相互作用铺平了道路。
Li, W., Sidhik, S., Traore, B. et al. Light-activated interlayer contraction in two-dimensional perovskites for high-efficiency solar cells. Nat. Nanotechnol. (2021).
