窄帶隙錫鉛 (NBG Sn-Pb) 鈣鈦礦通常具有高密度的p型自摻雜，這會降低電荷載流子的壽命、擴散長度和器件效率。鑒于此，2022年2月16日美國北卡羅來納大學教堂山分校黃勁松團隊于AM刊發(fā)鋇離子梯度摻雜Sn-Pb混合鈣鈦礦用于高效單結和疊層太陽能電池的研究成果。展示了由Ba²⁺梯度摻雜導致的Sn-Pb鈣鈦礦上的p-n同質結。0.1 mol%Ba²⁺可以有效地補償Sn-Pb鈣鈦礦的p型摻雜，甚至在不改變其帶隙的情況下將其轉變?yōu)閚型。發(fā)現(xiàn)Ba²⁺陽離子停留在間隙位點并作為淺電子供體起作用。此外，Ba²⁺陽離子在鈣鈦礦薄膜中表現(xiàn)出獨特的不均勻分布。大部分鋇離子停留在鈣鈦礦薄膜的頂部600納米區(qū)域，將其轉變?yōu)槿鮪型，而薄膜的底部則保持為p型。從鈣鈦礦薄膜的頂部到底部的梯度摻雜形成了同質結，具有促進光生載流子提取的內置場，從而增加了載流子提取長度。該策略將Sn-Pb鈣鈦礦單結太陽能電池的效率提高到21.0%以上，并將鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層太陽能電池的效率提高到25.3%(5.9 mm²)和24.1%(0.94 cm²)。