Mg掺杂TiO2提升钙钛矿太阳能电池性能：VOC、效率双提升

钙钛矿太阳能电池是一种近年来备受关注的新型光伏技术，因其轻质、低成本和高效率等特点，对可再生能源的发展具有重要意义。在一项重要的研究中，论文《掺Mg的TiO2致密膜作为空穴阻挡层对钙钛矿太阳能电池性能的影响》（Applied Physics Letters 106, 121104, 2015）展示了使用Mg掺杂的TiO2作为空穴阻挡层（HBL）所带来的显著性能提升。 Mg掺杂的TiO2相较于传统的TiO2 HBL，在多个关键参数上表现出优势。首先，掺杂Mg使得TiO2的光学传输性能得到改善，这意味着更多的太阳光能够被有效地吸收并转化为电能。Mg的存在有助于调整TiO2的带隙结构，特别是通过形成MgO和氢氧化镁的共同作用，使得传导带最低点（Conduction-band minimum, CBM）有所升高，这直接导致开路电压（Voc）的提升，达到1.08伏特，远高于未掺杂的情况。 其次，Mg的引入降低了价带最高点（Valence-band maximum, VBM），从而增强了对空穴的有效阻挡，减少了在电池内部的非辐射复合损失，有助于提高短路电流和填充因子。这种空穴阻挡效应的优化，加上电子寿命的延长，共同促成了整体功率转换效率（PCE）的显著增长，达到了12.28%。 此外，研究还强调了带结构调控在HBL中的重要作用，它优化了电子传输路径，并确保了空穴的有效隔离，这对提高电池的整体性能至关重要。因此，使用Mg掺杂的TiO2作为HBL，不仅提升了钙钛矿太阳能电池的光电性能，也为后续的器件设计和优化提供了新的思路。 这项研究不仅展示了Mg掺杂TiO2在提升钙钛矿太阳能电池性能方面的可行性，也为改进现有的太阳能电池技术和寻找更高效、经济的材料组合提供了有价值的数据支持。未来的研究可能进一步探索其他元素对TiO2的掺杂策略，以期实现更大的性能飞跃，推动太阳能电池技术向着更高效率和更低成本的方向发展。