渐变掺杂二氧化锡，助力高效钙钛矿太阳能电池

传统n-i-p结构钙钛矿太阳能电池虽易于规模化制备，但其稳态光电转换效率长期停滞在约26%，明显落后于p-i-n结构器件。造成这一差距的关键原因，在于电子传输层（ETL）与钙钛矿薄膜之间的粗糙界面处持续发生非辐射复合——即光生电子与空穴在跨越界面时未发光就直接湮灭，白白损失能量。过去人们不清楚这种损失背后的物理本质。本研究首次揭示：问题根源在于两方面同时存在——一是电子传输层与钙钛矿之间的能级不匹配（形成‘能垒’），二是界面处电子过度堆积（形成‘拥堵’），二者协同加剧了电荷复合。为同时解决这两个问题，研究人员提出一种‘配体竞争结合’新策略，成功构建出掺杂浓度连续梯度变化的n⁺/n型二氧化锡（SnO₂）电子传输层。这种梯度结构能在材料内部自然形成内建电场，一方面平滑过渡能级、减小能垒，另一方面加速电子从钙钛矿向电极抽取，从而有效抑制跨界面的电荷复合。采用该技术的n-i-p结构钙钛矿电池，经权威机构认证的稳态光电转换效率达27.17%（反向扫描达27.50%），是目前该结构的最高效率。更重要的是，该方案具备良好可扩展性：1平方厘米的小面积电池效率达25.79%，而面积达16.02平方厘米的组件（即多个电池互联的实用化模块）效率仍保持在23.33%，证明其面向产业化应用的潜力。本工作不仅突破了n-i-p结构的效率瓶颈，更提出了一种普适性的金属氧化物传输层能带调控新范式，为钙钛矿光伏技术的进一步发展提供了关键路径。