二维（2D）Dion-Jacobson（DJ）钙钛矿因其出色的刚性结构和比2D Ruddlesden-Popper（RP）钙钛矿更优越的环境稳定性而成为新兴的光伏材料。在本文中，我们采用3-(氨甲基)吡啶（3AMPY）作为二价层间间隔物，以减轻铅的毒性并探索更具潜力的DJ替代品。通过第一性原理计算，研究了无铅DJ钙钛矿(3AMPY)(MA)₃M₄I₁₃的光电和光伏性能，其中中心金属考虑用Ba、Cd、Cu、Ge、Mg、Mn、Ni、Sn和Zn替代Pb。研究结果表明，引入Mn、Cd、Ni和Ge可以将带隙有效调整到适用于太阳能电池的理想范围0.90–1.60 eV。值得注意的是，(3AMPY)(MA)₃Ni₄I₁₃展现出最优异的光学响应能力，在紫外-可见光范围内光采集效率保持在80%。而(3AMPY)(MA)₃Ge₄I₁₃显示出最出色的载流子传输性能，其电子迁移率高达555.43 cm² V⁻¹ s⁻¹，相较于其他二维钙钛矿具有显著优势。预测的光伏性能显示，(3AMPY)(MA)₃Mg₄I₁₃有最大的开路电压（V_OC, 2.12 V），(3AMPY)(MA)₃Ge₄I₁₃具有最高的短路电流密度，(3AMPY)(MA)₃Mn₄I₁₃具有超过22 %的光电转换效率。该工作为设计无铅2D DJ钙钛矿材料提供了研究思路。

研究成果发表于国际著名期刊《Journal of Colloid and Interface Science》（IF=9.4，一区，TOP），题为“Metal effect boosts the photoelectric properties of two-dimentional Dion-Jacobson (3AMPY)(MA)₃M₄I₁₃ perovskites”。海南大学为第一完成单位，第一作者为海南大学化学化工学院2022级硕士研究生王高印，通讯作者为海南大学化学化工学院孙萍萍教授、曾潮元副研究员、迟伟杰教授，菏泽学院孙柱柱教授。

相关研究得到国家自然科学基金项目、海南省自然科学基金等经费资助。

全文连接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979725008847

撰稿：迟伟杰

编辑：李诗琪

审核：潘福生