层状卤化物钙钛矿（LHPs）具有晶体二维结构，与传统的三维钙钛矿相比，由于其优越的化学稳定性和有趣的各向异性，在光伏应用领域引起了人们越来越多的关注。目前研究最多的LHP是Ruddlesden-Popper(RP)相，由于其固有的有机层间结构存在范德华间隙，因此存在载流子-输运瓶颈问题。为了解决这一问题，人们迅速开发了Dion-Jacobson（DJ）和交替阳离子夹层（ACI）LHP，由于消除或减小了范德华能隙，它们表现出独特的结构和(光电)电子特性，可能类似于3D对应的LHP。DJ和ACI LHP的光物理性能得到了改善，因此具有更出色的光伏性能。

基于此，电子科技大学刘明侦教授，香港浸会大学周圆圆教授综述了两类新兴的二维LHPs，即DJ和ACI LHPs的研究进展。

文章要点

1）DJ LHPs的化学通式为(A’)(A)_n-1B_nX_3n+1，它们是ABX₃的衍生物。这里A‘的结构特征是具有二价层间有机阳离子，如3-(ammoniummethyl)piperidinium（3AMP），4-(ammoniummethyl)piperidinium（4AMP）和1,3-propanediammonium（PDA），n=1，2，3，4，…，∞。而ACI LHPs的化学通式为(A’)A_nB_nX_3n+1，其中稍大的A’阳离子（如胍基，GA⁺）和较小的A阳离子（如MA⁺）在层间空间中形成交替排列。

2）作者首先从化学的角度全面总结了DJ和ACI LHPs的优点和前景。DJ和ACI LHPs的固有化学和结构优点包括不存在八面体置换，缩短层间距离，消除/减少范德华间隙，增强氢键，从而改善了载流子输运和化学稳定性。这些LHPs的特性已经体现在通过定制材料加工的高性能太阳能电池上。接下来综述了近年来DJ和ACI LHPs晶体和薄膜的合成、调节以及它们的光电性能和光伏性能的研究进展。

3）作者最后总结了克服DJ和ACI LHPs关键挑战的潜在途径，以实现DJ和ACI LHP高性能太阳能电池的全部潜力。简而言之，从分子化学的角度出发，需要以单晶的形式合成和研究各种可能成分的相纯DJ和ACI LHPs，以更好地了解其固有性质，这将作为解释用于器件应用的混合相薄膜中观察到的材料行为的基准。另一方面，从薄膜化学的角度来看，对于任何新的DJ和ACI LHPs，都需要详细选择溶剂类型、反溶剂处理，甚至化学添加剂，以精确优化它们的晶体取向和QW分布。此外，DJ和ACI LHPs在老化环境中的降解机理也需要深入研究，以提高其稳定性。同时，需要了解DJ和ACI LHP的取向相关电子结构，以便更好地阐明它们与太阳能电池器件中电荷传输层的界面化学。

参考文献

Dr. Jue Gong, et al, Layered 2D Halide Perovskites beyond Ruddlesden-Popper Phase: Tailored Interlayer Chemistries for High-Performance Solar Cells, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202112022

https://doi.org/10.1002/anie.202112022