低维度钙钛矿（LDPs）是具有独特光电特性的材料，因其在太阳能电池、光电探测器等领域的潜力而受到广泛关注。与传统的3D钙钛矿材料相比，低维度钙钛矿材料具备较宽的带隙（>

  低维度钙钛矿（LDPs）是具有独特光电特性的材料，因其在太阳能电池、光电探测器等领域的潜力而受到广泛关注。与传统的3D钙钛矿材料相比，低维度钙钛矿材料具备较宽的带隙（1.7 eV），因此在半透明太阳能电池和建筑集成光伏（BIPV）等应用中具备极其重大优势。然而，低-n LDPs（n3）通常存在晶体取向不规则的问题，这严重限制了电荷的垂直传输，导致低效率的光电转换性能。这种晶体生长方向的缺陷使得低-n ldps的应用面临挑战，特别是在提高光电转换效率（pce）方面。

  该团队利用这一技术明显提升了2 eV带隙低-n LDP太阳能电池的性能，成功获得了创纪录的9.4%的光电转换效率（PCE），并在1.4 V的开路电压下表现出优异的电池性能。这一结果不仅突破了低-n LDPs的传输瓶颈，还为未来的智能太阳能幕墙和室内能源生成提供了新的技术路径。此外，研究还验证了该技术在半透明太阳能电池中的应用潜力，展示了低-n LDPs在有色和透明光伏中的广泛应用前景。

  】本文通过多种先进的表征手段深入研究了低维度有机无机钙钛矿（LDP）的微观结构及其在太阳能电池中的表现。首先，采用了宽角度X射线衍射（GIWAXS）技术，通过这一手段作者揭示了低-n LDP薄膜中垂直取向的晶体结构。GIWAXS根据结果得出，在低维钙钛矿薄膜中，Cl的掺入能够引发晶体的取向切换，此现状显著改善了电荷的输运效率。该技术的应用使得作者能够对薄膜的晶体取向和相组成进行精确分析，进一步验证了Cl取代I的机制。针对这一现象，本文通过进一步的微观机理表征，特别是X射线衍射（XRD）中的极图分析（Pole Figure），对低维钙钛矿的晶体取向进行了更为细致的探讨。极图分析结果为，在Cl掺入后，单位晶胞的压缩引起了垂直应变，这种垂直应变导致了晶体的垂直取向。这一发现对于理解低维钙钛矿的晶体学特性具备极其重大意义，揭示了Cl掺入对晶格结构的调节作用。作者进一步通过模拟计算（如DFT）验证了Cl掺入在晶格中取代I原子的位置和引起的结构变化，这为研究其电子结构和电荷输运特性提供了理论支持。

  此外，本文还结合紫外-可见光吸收（UV-Vis）光谱和光致发光（PL）光谱测试，深入分析了不同取向钙钛矿薄膜的光电性能。UV-Vis光谱根据结果得出，垂直取向的低-n LDP薄膜具有较宽的带隙约为2 eV，符合宽带隙太阳能电池的要求。PL光谱分析进一步揭示了在垂直取向的LDP薄膜中，光致发光的寿命延长，表明其电荷输运性能较好，可以有明显效果地地提高电池的效率。

  总之，经过一系列表征手段的深入分析，作者不仅揭示了Cl掺入对低维钙钛矿薄膜结构的影响，还从微观角度阐明了晶体取向的形成机理。通过这一些表征手段，作者成功制备了具备优秀能力电荷输运性能和宽带隙特性的低-n LDP材料，这为下一代太阳能电池材料的设计和优化提供了新的思路。最终，本文的工作推动了低维钙钛矿材料在太阳能电池领域的进步，开辟了可见光采集宽带隙光伏应用的新途径。

  原文详情：Zanetta, A., Larini, V., Vikram et al. Vertically oriented low-dimensional perovskites for high-efficiency wide band gap perovskite solar cells. Nat Commun 15, 9069 (2024).