研究者基于1,4-不对称加成策略，设计合成了两种含大位阻官能团的56π电子富勒烯衍生物以抑制二聚化，并将其作为电子传输材料，通过溶液法沉积应用于反式钙钛矿太阳能电池，显著提升了器件的光电转换效率与稳定性。
相关成果发表于《国家科学评论》（National Science Review, NSR），中国科学技术大学博士生王雪、安徽大学博士生袁胜虎、香港城市大学博士后陆帅华为论文的共同第一作者，中国科学技术大学杨上峰教授、安徽大学李飞教授、香港城市大学朱宗龙教授和曾晓成教授、扬州大学方志敏特聘教授为论文共同通讯作者。
抗二聚化C60-TFP抑制界面碘离子与银互扩散
钙钛矿太阳能电池因其高光电转换效率和低制造成本而备受瞩目，然而长期稳定性是制约其商业化应用的关键瓶颈。在反式钙钛矿太阳能电池中，可溶液加工的富勒烯衍生物是常用的电子传输材料。其中，具有58π电子结构的[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）被广泛使用，但在持续光照下易发生二聚化，严重影响了器件的长期稳定性。
针对这一挑战，研究者设计合成了两种含大位阻官能团（叔丁基、吲哚和氮杂吲哚）的56π电子富勒烯衍生物（C60-TFB/C60-TFP），用作电子传输层材料，以增强钙钛矿太阳能电池的界面稳定性。
C60-TFB和C60-TFP的合成路线
与PCBM相比，C60-TFP因其更大的空间位阻而具有更弱的分子间相互作用，从而有效抑制了分子二聚，利于形成均匀致密的电子传输层薄膜。经光照老化后，基于PCBM的器件出现了明显的碘离子-银互扩散现象；而基于C60-TFP的器件则显著抑制了此类界面腐蚀反应。
界面微观表征：(a) 基于PCBM和C60-TFP的器件在初始状态及光照老化后的光学显微镜图像；(b) 相应的断面SEM图像。
理论计算表明，C60-TFP与钙钛矿之间具有更强的相互作用，其多杂原子官能团能协同钝化钙钛矿表面缺陷，抑制非辐射复合。
缺陷钝化：(a) PCBM，C60-TFB和C60-TFP在钙钛矿表面的吸附性能；(b) PCBM，C60-TFB和C60-TFP与钙钛矿表面空位缺陷的相互作用；(c) 基于SCLC方法测试钙钛矿薄膜缺陷态密度。
C60-TFP与钙钛矿之间更优的能级匹配，有助于减小界面能量损失，并提升电子提取效率。
界面载流子传输：(a) 能级排列图；(b) 表面电势统计分布；(c) 不同样品的PLQY和QFLS值；(d) 钙钛矿/PCBM，(e) 钙钛矿/C60-TFB和(f) 钙钛矿/C60-TFB样品的瞬态吸收表征。
相较于效率为24.08%的参比PCBM器件，C60-TFP器件实现了25.93%的效率，且其输出稳定性显著优于前者。
器件性能：(a) 器件结构图；(b) J-V曲线；(c) EQE曲线；(d) VOC和(e) PCE统计分布；(f) 稳态效率；(g) 最大功率点稳定输出性能。