窄带隙锡铅 (NBG Sn-Pb) 钙钛矿通常具有高密度的无意 p 型自掺杂，这会降低电荷载流子的寿命、扩散长度和器件效率。美国北卡罗来纳大学黄劲松团队展示了由 Ba²⁺梯度掺杂导致的 Sn-Pb钙钛矿上的p-n同质结。0.1 mol% Ba²⁺可以有效地补偿Sn-Pb钙钛矿的p型掺杂，甚至在不改变其带隙的情况下将其转变为 n 型。

本文要点：

1）研究发现，Ba²⁺阳离子停留在间隙位点并作为浅电子供体起作用。此外，Ba²⁺阳离子在钙钛矿薄膜中表现出独特的不均匀分布。

2) 大部分Ba²⁺阳离子停留在钙钛矿薄膜的顶部 600 nm区域，将其转变为弱 n 型，而薄膜的底部则保持为 p 型。

3) 从钙钛矿薄膜的顶部到底部的梯度掺杂形成了同质结，具有促进光生载流子提取的内置场，从而增加了载流子提取长度。该策略将Sn-Pb钙钛矿单结太阳能电池的效率提高到21.0%以上，并将单片钙钛矿-钙钛矿串联太阳能电池的效率提高到25.3%和24.1%，活性区域分别为 5.9 mm²和0.94 cm²。

Yu, Z., Chen, X., Harvey, S.P., Ni, Z., Chen, B., Chen, S., Yao, C., Xun, X., Xu, S., Yang, G., Yan, Y., Berry, J.J., Beard, M.C. and Huang, J. (2022), Gradient Doping in Sn-Pb Perovskites by Barium Ions for Efficient Single-junction and Tandem Solar Cells. Adv. Mater..

https://doi.org/10.1002/adma.202110351

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202110351