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反式鈣鈦礦光伏電池因簡單的器件結(jié)構(gòu)、顯著的成本下降潛力和關(guān)鍵材料的選擇多樣性廣受關(guān)注。然而，由于晶格雜質(zhì)離子容忍度低，目前針對鈣鈦礦導(dǎo)電類型的可控摻雜仍是關(guān)鍵難題；此外，作為非發(fā)光性深能級缺陷，鈣鈦礦體相晶界缺陷也是阻礙器件性能進一步提升的主要原因。因此，開發(fā)一種能同時實現(xiàn)鈣鈦礦可控摻雜與晶界鈍化的工藝，是當前高效鈣鈦礦光伏技術(shù)產(chǎn)業(yè)化面臨的重要挑戰(zhàn)。

對此，何祝兵團隊基于化學配位思想提出了一種全新的“分子擠出”工藝策略。帶有磷酸錨定基團的p型吖啶小分子在鈣鈦礦成膜過程中被完美地擠出至晶界和底部，從而對鈣鈦礦晶界和表面實現(xiàn)全面的覆蓋鈍化，深能級缺陷態(tài)密度降低至1013量級。同時，鈣鈦礦晶粒表面與吖啶分子之間存在基于“電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合體”機制的明顯電子轉(zhuǎn)移，從而實現(xiàn)了鈣鈦礦的強p型摻雜，構(gòu)筑了能級失配僅為0.21eV的肖特基結(jié)，顯著提高了界面空穴傳輸效率。

在無預(yù)置空穴傳輸層的鈣鈦礦電池領(lǐng)域，器件效率從22.20%提升至25.86%，第三方認證效率達到25.39%，創(chuàng)下反式鈣鈦礦電池的世界紀錄。經(jīng)過1000小時標準太陽光暴曬，器件效率仍保持初始效率的96.6%，而無晶界鈍化的參考電池暴曬500小時后，器件效率衰減超過20%。

該研究采用紅外原子力顯微鏡輔以二次離子質(zhì)譜技術(shù)，直接呈現(xiàn)了吖啶分子在鈣鈦礦薄膜晶界和表面的分布，澄清了前人關(guān)于無空穴傳輸層電池中功能分子的分布猜測，指出連續(xù)的“分子擠出”薄層是實現(xiàn)高性能器件的關(guān)鍵因素。