有机-无机卤化铅钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cell, PVSC)的认证功率转换效率(power conversion efficiency, PCE)已经达到了25.2%的新高，可与市场主导的无机光伏技术(包括多晶硅(p-Si)、铜铟镓硒和碲化镉)相媲美。然而，PVSC在光照、高温等环境下的可靠性以及稳定性仍然值得研究。目前，主要采用成分和晶体工程、封装、电极选择、缺陷钝化和界面修饰等策略排除外部环境的影响来延长器件的寿命。但是，PVSC长期持续运行时的稳定性还未实现，阻碍了其大规模的工业化。此外，相较于热稳定和化学稳定性良好，不易溶于水且毒性更低的碲化镉材料，含铅的钙钛矿材料更容易溶于雨水。

金属有机骨架（metal-organic framework）能够增强光伏性能，最近被广泛应用于钙钛矿光伏领域。例如，将MOF作为支架来引导钙钛矿的生长，或是作为添加剂/表面修饰剂来钝化钙钛矿的缺陷，从而提高器件的性能和稳定性。然而，由于大部分MOF材料载流子迁移率较低，很难用作高效的电荷传输层(charge-transporting layer, CTL)。此外，PVSC中使用的MOF材料多为未功能化的原型，缺乏与PVSC集成所需的各种化学功能。

近日，香港城市大学的徐政涛教授、朱宗龙教授以及Alex K.-Y. Jen教授团队对2D共轭的MOF材料进行硫醇功能化，并将其作为钙钛矿/阴极界面处的电子萃取层（electron-extraction layer, EEL）制备了太阳能电池器件。器件的功率转换效率（PCE）高达22.02%, 长期运行稳定性大大提高。在加速测试下（85℃，最大功率点连续光照1000小时），器件仍然能够保持90%以上的初始效率。更加重要的是,功能化的MOF材料形成了不溶于水的复合物封装层，捕获了钙钛矿材料泄漏出的超过80%的Pb 2+ 离子。这个方法同时解决了钙钛矿太阳能电池的运行稳定性和铅污染问题，大大推动了钙钛矿光伏技术的大规模工业化。该研究以题为“2D metal–organic framework for stable perovskite solar cells with minimized lead leakage”的论文发表最新一期的《Nature Nanotechnology》上。