表面陷阱介导的非辐射电荷复合是实现高效金属卤化物钙钛矿光伏电池的主要限制。钙钛矿晶格的离子特性通过官能团和缺陷之间的相互作用使分子缺陷钝化方法成为可能。然而，缺乏对分子构型如何影响钝化效果的深入了解，从而对合理的分子设计提出了巨大挑战。加州大学洛杉矶分校的杨阳，Jingjing Xue, Kendall N. Houk，苏州大学的王照奎和马尔马拉大学的Ilhan Yavuz等人系统地研究了茶碱，咖啡因和可可碱的官能团的化学环境对缺陷钝化的情况。当分子中N-H和C=O处于最佳构型时，N-H和I之间的氢键形成有助于主要的C=O与Pb反位缺陷的结合，从而最大化表面缺陷结合。用茶碱处理的钙钛矿太阳能电池的稳定效率为22.6％。

                                图1. 三个表面C=O基团的表面缺陷识别和构造构型不同的化学环境

图2. 表面缺陷与小分子之间相互作用的研究

图4. 茶碱处理钙钛矿型太阳能电池的光伏性能和长期稳定性

Constructive molecular configurations for surface-defect passivation of perovskite photovoltaics，Science，2019

DOI: 10.1126/science.aay9698

https://science.sciencemag.org/content/366/6472/1509