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錫鉛混合鈣鈦礦太陽能電池是全鈣鈦礦疊層太陽能電池的底部子電池，對于開發(fā)高效太陽能電池至關(guān)重要。然而，錫的脆弱性自發(fā)氧化成為有害的四價(jià)錫是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

單片疊層太陽能電池(TSCs)是突破單結(jié)光伏電池Shockley-Queisser極限最合適的設(shè)計(jì)。金屬鹵化物鈣鈦礦為在TSCs中結(jié)合光吸收劑提供了新的選擇，目前已開發(fā)出各種類型的鈣鈦礦基TSCs。

離子遷移是阻礙鈣鈦礦太陽能電池長期穩(wěn)定性的主要問題。離子遷移作為金屬鹵化物鈣鈦礦材料的固有特性，它與原子的排列和配位密切相關(guān)，這是金屬鹵化物鈣鈦礦材料各方面的基本特性差異。

由于鹵素離子易遷移，CsPbI3鈣鈦礦中存在大量與Pb相關(guān)的缺陷，造成非輻射復(fù)合，導(dǎo)致CsPbI3鈣鈦礦太陽能電池存在開路電壓及功率轉(zhuǎn)換效率損失。研究團(tuán)隊(duì)通過在鈣鈦礦前驅(qū)體中引入氯硅烷分子制備了高效穩(wěn)定的CsPbI3鈣鈦礦太陽能電池。

調(diào)節(jié)共軛分子中分子內(nèi)電場(IEF)的強(qiáng)度已成為一種促進(jìn)電荷轉(zhuǎn)移的有效方法。然而，IEF方向操縱尚不明確。研究團(tuán)隊(duì)通過控制共軛酞菁的外圍取代基來化學(xué)調(diào)節(jié)IEF空間方向。

鈣鈦礦光伏電池為近空間應(yīng)用的輕量級(jí)發(fā)電提供了一種有前景的解決方案。包括器件效率和長期紫外線光穩(wěn)定性在內(nèi)的關(guān)鍵因素是確保能量收集器件可持續(xù)性的關(guān)鍵，但鈣鈦礦太陽能電池還有待進(jìn)一步改進(jìn)。

在空氣退火過程中碘離子的氧化以及鈣鈦礦晶體末端產(chǎn)生的豐富缺陷是可印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池實(shí)現(xiàn)高光伏性能的主要限制。研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了肼衍生物在抑制碘化物氧化和鈍化晶體終端缺陷方面的雙重作用，并研究了取代基對雙重作用的影響。

同時(shí)控制埋底界面處的缺陷和薄膜形態(tài)是提高倒置鈣鈦礦太陽能電池功率轉(zhuǎn)換效率的有效途徑。研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的兩種新供體-受體型半導(dǎo)體共價(jià)有機(jī)框架不僅有效調(diào)節(jié)了埋底界面膜的形貌和缺陷，還實(shí)現(xiàn)了與鈣鈦礦薄膜能級(jí)的對齊，增強(qiáng)了界面電荷的提取和傳輸。