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钙钛矿活性层与电荷传输层界面间的缺陷和非理想电荷传输是制约反式钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的关键因素之一，因此有效的界面层材料选择尤为重要。 来自香港城市大学的朱宗龙&伦敦帝国理工学院的NicholasJ. Long等研究人员合作，通过对传统材料二茂铁材料有机官能团的创新性设计，合成出一种新型的二茂铁有机衍生物(ferrocenyl-bis-thiophene-2-carboxylate(FcTc2))作为反式钙钛矿器件的功能化界面层，使反式钙钛矿器件的功率转换效率提高到了记录值25%(认证效率24.3%)。同时，FcTc2界面修饰后的器件展现了优异的光照运行稳定性及湿热稳定性。相关论文以题为“Organo metallic-functionalized interfaces for highly efficient inverted perovskite solar cells”发表在Science上。 论文链接： https://www./doi/10.1126/science.abm8566
反式(p-i-n)钙钛矿太阳能太阳能电池(PSC)因具有优异的运行稳定，较低的迟滞，可低温加工等特性近年来备受关注。但由于其与正式(n-i-p)PSC相比具有较低的效率，以及反式钙钛矿太阳能电池的稳定性和使用寿命仍无法达到国际电工委员会对于商业化光伏器件的认定标准(IEC61215:2016)等问题，阻碍了其商业化的进程。界面修饰的方法被研究人员广泛应用来降低钙钛矿表面缺陷和提高器件和稳定性。在此前的研究中，有机材料因其灵活性和多功能性被广泛应用为钙钛矿太阳能电池的界面层。但是，有机材料因其较低的导电性和载流子迁移率容易形成界面屏障妨碍载流子传输。无机界面层材料因其具有高载流子导电性和稳定性也备受关注，但由于其的刚性结构在一定程度上不能很好地与钙钛矿表面紧密结合和形成相互作用。 为了解决由于材料特征造成的限制因素，研究者设计了一种二茂铁有机金属衍生物(ferrocenyl-bis-thiophene-2-carboxylate(FcTc2))功能化界面层同时结合有机和无机材料特点进一步提升反式钙钛矿太阳能电池性能。FcTc2中的有机官能团有效地与钙钛矿表面上未配位的铅离子结合形成Pb-O键，减低了缺陷密度，同时由于二茂铁基团的富电子及其可离域的特性极大限度地提高了钙钛矿界面间的电荷传输速度。另外，由于FcTc2与钙钛矿表面有较强的结合力，可以有效的抑制钙钛矿成分的离子迁移和挥发，从而实现高效稳定的反式钙钛矿太阳能电池。 通过采用FcTc2作为钙钛矿活性层与电子传输层界面的修饰材料，器件的开路电压(VOC)和填充因子(FF)得到了明显的提升，VOC从1.13V提升到了1.18V，FF从80.45%提升到了 82.32% (80.56%)，从而达到了记录值的反式器件功率转换效率25%(认证效率24.3%)。同时，器件具有良好的可重复性，平均效率达24.5%。 经过FcTc2界面修饰的后的钙钛矿器件的稳定性也得到了极大程度的提升，封装后的FcTc2基钙钛矿器件在连续光照条件下1500小时后仍能保持原始效率的98%。此外，在双85(85℃/85% RH)条件下，FcTc2基钙钛矿器件在1000小时后仍能保持原始效率的95%，符合IEC61215:2016的湿热环境稳定性的标准。同时，FcTc2基钙钛矿器件在200次冷热冲击(-40℃-85℃)循环后仍能保持初始效率的85%。 
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