有机无机杂化的钙钛矿材料及光伏器件具有优异的光电性能，是目前最有发展较快的光伏电池技术之一。反式钙钛矿器件作为钙钛矿光伏器件的一种，其效率近两年也得到了快速的提升，已报道的最高光电转化效率已经超过了23%。因此，进一步提升其器件稳定性已迫在眉睫。富勒烯因其独特的电子提取传输及缺陷钝化能力，近年来其作为电子传输材料被广泛用于反式钙钛矿太阳能电池中。然而，研究表明富勒烯的笼状结构使其易于自聚集，这可能是影响器件长期稳定性的重要因素。因此，设计合成新型富勒烯衍生物，并通过调控其分子间的化学相互作用来抑制富勒烯的自聚集对于反式钙钛矿器件的稳定性提高和未来产业化应用具有重要的实际意义。

在课题组前期工作的基础上（J. Mater. Chem. C, 2019, 7, 12688；Small Methods, 2019, 1900476），我们与德州大学艾尔帕索分校的Luis Echegoyen教授（现任美国化学会主席）合作，通过在富勒烯碳笼上目的性地引入芳香性的修饰基团可有效增加分子间的作用力，而有效抑制了富勒烯薄膜的自聚集行为。单晶结构分析发现，芳香性基团的引入有效地增加了富勒烯分子（PCBB）间的相互作用（Figure 1）。这种分子间相互作用的增强有效促进了其薄膜的电子传输效率，同时也抑制了其自聚集而提升了薄膜的稳定性，使器件效率和工况稳定性都得到了明显提高。该研究将为未来设计富勒烯分子结构，提升钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性提供借鉴。

Figure 1. 通过增强分子间相互作用抑制富勒烯自聚集的示意图。

相关论文以“Efficient and stable inverted perovskite solar cells enabled by inhibition of self-aggregation of fullerene electron-transporting compounds”为题，在线发表在Science Bulletin (https://doi.org/10.1016/j.scib.2020.08.041)上。