室内光伏利用室内环境光为低功耗设备供电，减少对传统电池和外部供电的依赖，解决了频繁更换电池和不断充电等问题，大大提升人们的日常生活便利度，是物联网设备的理想电源，在能源的分布式收集和利用等方面应用潜力大。近日，福州大学物理与信息工程学院程树英教授团队在低维钙钛矿室内光伏领域取得了突破性进展。该团队创新性地构建了一种新型的双相二维钙钛矿异质结构，实现了二维钙钛矿器件在室内光伏中的高效利用。这一重要成果以福州大学为第一完成单位发表在Advanced Materials（Adv. Mater. 2025, 2419573）上，博士研究生王仁杰为论文的第一作者，吴炯桦副教授和程树英教授为论文的通讯作者。
图1.（a）1000 lux下不同浓度BAI修饰的器件效率统计图；（b）基于2D-DJ和2D-DJ/RP器件的电荷收集效率和提取效率；（c）不同界面缺陷条件下归一化效率与光子数的关系；（d）钙钛矿器件在稳态光照下的运行稳定性跟踪；（e）2D-DJ/RP钙钛矿异质结的界面缺陷钝化与载流子输运过程的关系示意图及1000 lux光照下的冠军J-V曲线。
二维钙钛矿材料因其具有可调带隙、高吸收系数和出色的稳定性，成为室内光伏应用的理想候选材料。然而，实现均匀结晶和克服低载流子迁移率仍然是二维钙钛矿的关键挑战，限制了其整体性能。
程树英教授团队创新性地使用Dion-Jacobson（DJ）相二维钙钛矿作为光吸收层，并引入丁基碘化铵（BAI）进行界面改性，构建了新型的DJ/Ruddlesden-Popper（RP）双相的二维钙钛矿异质结构。通过调控DJ和RP钙钛矿的厚度，实现了界面缺陷钝化和载流子传输之间的平衡。在不同室内光强下量化了界面缺陷态与载流子迁移率之间的关系后，优化的二维钙钛矿器件在1000 lux（3000 K LED）照明条件下实现了30.30%的光电转换效率和936 mV的开路电压。与传统的三维钙钛矿器件相比，DJ/RP型二维钙钛矿器件室内光伏的T90寿命提高了20倍。
这是首次系统地研究纯二维钙钛矿在室内光伏中的应用，表明合理设计和优化的二维钙钛矿在制造高性能室内钙钛矿太阳电池方面具有巨大潜力。
