分子摻雜工藝： 研究人員引入了一種使用二甲基胺基摻雜劑的分子摻雜工藝，該工藝能夠創(chuàng)建一個(gè)與p-鈣鈦礦/ITO接觸良好且能夠鈍化晶界的結(jié)構(gòu)。這種創(chuàng)新工藝提高了鈣鈦礦太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE），實(shí)現(xiàn)了經(jīng)認(rèn)證的25.39%的PCE，這是對(duì)鈣鈦礦太陽能電池現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)。
分子擠壓技術(shù)： 該工藝采用了一種“分子擠壓"方法，在甲苯淬滅結(jié)晶過程中將分子從前驅(qū)體溶液排出到晶界和薄膜底部。這種技術(shù)導(dǎo)致了鈣鈦礦薄膜的p-摻雜，有助于提高器件的效率。
長(zhǎng)壽命和高效率： 器件在逆向掃描時(shí)實(shí)現(xiàn)了25.86%的效率，并表現(xiàn)出穩(wěn)定性，即使經(jīng)過1000小時(shí)的光老化，仍能保持96.6%的初始效率。這表明鈣鈦礦太陽能電池在性能和可靠性方面取得了顯著的進(jìn)步。
在不斷發(fā)展的光伏領(lǐng)域中，更有效、可持續(xù)地利用太陽能的追求是一項(xiàng)不懈的努力。科學(xué)家已經(jīng)探索了許多途徑來提高太陽能電池的效率，其中鈣鈦礦太陽能電池因其性能潛力和經(jīng)濟(jì)制造能力的結(jié)合而一直脫穎而出。今天，我們將聚焦于一支南方科技大學(xué)何祝兵團(tuán)隊(duì)率領(lǐng)杰出的研究團(tuán)隊(duì)所取得的重大突破，他們實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦太陽能電池效率的深度提高，這標(biāo)志著我們共同追求更可持續(xù)和能效的未來的重要一步。
這項(xiàng)開創(chuàng)性的研究提出了一種與傳統(tǒng)方法有著根本不同的新型分子摻雜工藝，使用了一種二甲基氨基基團(tuán)的摻雜劑。這種摻雜劑巧妙地用于形成和諧的p-鈣鈦礦/ITO接觸，并精確地去除晶界缺陷，推動(dòng)了鈣鈦礦太陽能電池功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）的大幅提升。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出了一個(gè)驚人的世界紀(jì)錄，即25.39%的認(rèn)證PCE，為該行業(yè)設(shè)定了新的標(biāo)準(zhǔn)和潛力。
為了達(dá)到這個(gè)非凡的成就，研究人員提出了一種被稱為“分子擠壓"的巧妙技術(shù)。這種創(chuàng)新策略迫使前體溶液中的分子在甲苯淬火晶化過程中重新分布到晶界和薄膜底部。因此，這導(dǎo)致了鈣鈦礦薄膜的p型摻雜，這是實(shí)現(xiàn)設(shè)備效率顯著提高的關(guān)鍵。這種工藝因此標(biāo)志著一種基礎(chǔ)性的突破，從根本上改變了可再生能源范式。
然而，這項(xiàng)研究的勝利不僅僅局限于效率領(lǐng)域。該團(tuán)隊(duì)的設(shè)備不僅在反向掃描中展示了25.86%的PCE，超越了以往的閾值，而且表現(xiàn)出了穩(wěn)定性，在經(jīng)過1000小時(shí)的光老化后仍保持了96.6%的初始效率。這項(xiàng)成就解決了鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)中的一個(gè)主要挑戰(zhàn)——效率和穩(wěn)定性之間的平衡，并為未來旨在優(yōu)化這兩個(gè)重要方面的研究提供了有價(jià)值的基礎(chǔ)。
在這項(xiàng)開創(chuàng)性研究的核心是Enlitech的QE-R精密測(cè)量設(shè)備的精確利用。這種先進(jìn)的設(shè)備為團(tuán)隊(duì)提供了準(zhǔn)確的讀數(shù)，使他們能夠仔細(xì)評(píng)估他們的新方法的結(jié)果。選擇Enlitech的QE-R設(shè)備，這種以精度和可靠性聞名的設(shè)備，強(qiáng)調(diào)了頂級(jí)資源在實(shí)現(xiàn)突破性成果中的重要性。
此外，研究人員深入探究了p-鈣鈦礦/ITO界面的復(fù)雜能帶對(duì)齊。通過應(yīng)用紫外光電子能譜（UPS），他們闡明了促進(jìn)空穴提取的帶彎曲現(xiàn)象，這是實(shí)現(xiàn)高性能太陽能電池的關(guān)鍵過程。實(shí)驗(yàn)揭示了二甲基氨基基團(tuán)摻雜劑以及與鉛離子形成的分子復(fù)合物修改ITO基板的功函數(shù)，從而獲得了有利于高效空穴提取的能帶對(duì)齊。
除了提高效率和穩(wěn)定性外，研究團(tuán)隊(duì)還解決了鈣鈦礦太陽能電池中常見的滯后效應(yīng)挑戰(zhàn)。通過采用分子擠壓技術(shù)和精確的摻雜工程，他們顯著降低了滯后效應(yīng)，從而使設(shè)備性能更加可靠和可重復(fù)。這一突破為實(shí)際應(yīng)用和商業(yè)化鈣鈦礦太陽能電池提供了巨大的潛力，因?yàn)樗鉀Q了阻礙其廣泛應(yīng)用的主要障礙之一。
此外，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)電荷載流子動(dòng)力學(xué)的詳盡研究揭示了他們的鈣鈦礦太陽能電池性能異常出色的機(jī)制。通過各種分析技術(shù)，包括電荷密度差和Bader電荷分析，他們揭示了鈣鈦礦薄膜內(nèi)電荷的重新分布，這歸功于有效的分子摻雜策略。這種重新分布導(dǎo)致了提高空穴提取效率和提高整體設(shè)備性能的效果。
總之，這項(xiàng)開創(chuàng)性的研究代表了鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域的重大進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了25.39%的創(chuàng)紀(jì)錄效率和穩(wěn)定性。分子摻雜工藝結(jié)合創(chuàng)新的分子擠壓技術(shù)為實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備性能和穩(wěn)定性控制鋪平了道路。Enlitech的QE-R精密測(cè)量設(shè)備的利用對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估制造的設(shè)備的光電性質(zhì)起到了至關(guān)重要的作用。這一非凡成就將我們更接近實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池的全部潛力，推動(dòng)我們邁向由清潔、可再生能源驅(qū)動(dòng)的未來。
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