综述：金属掺杂在钙钛矿光电器件中的应用

这篇综述系统总结了金属掺杂策略在钙钛矿（ABX3结构）光电器件中的关键作用，涵盖碱金属（Cs+/Rb+）、过渡金属（Mn2+/Cd2+）和稀土金属（Eu3+）等对晶体结构、缺陷态和载流子动力学的调控机制，为提升钙钛矿太阳能电池（PSCs）效率（最高PCE 27%）和稳定性提供理论指导。

　　

金属掺杂在钙钛矿光电器件中的应用近年来成为研究热点。钙钛矿材料凭借可调带隙、高吸光系数和溶液可加工性等优势，在太阳能电池、LED和探测器等领域展现出巨大潜力。通过A位或B位金属掺杂，可显著改善薄膜质量和本征性能。

金属掺杂基础机制
金属掺杂行为包含电学掺杂和非电学"功能掺杂"。电学掺杂通过引入额外电子/空穴改变费米能级（E_F）位置，如In³⁺掺杂使钙钛矿表面呈现n型特性；功能掺杂则通过缺陷钝化（如Eu²⁺修复碘空位）和晶格应变调控（如Rb⁺调节畸变）发挥作用。

A位碱金属掺杂
Cs⁺掺杂可稳定α相FAPbI₃，将容忍因子（t）从0.99优化至理想值，同时使陷阱密度降低一个数量级。5% RbCl掺杂能将过量PbI₂转化为惰性(PbI₂)₂RbCl相，实现26.1%的PCE。而K⁺/Na⁺倾向于占据晶界间隙位，抑制离子迁移。

B位过渡金属掺杂
Cd²⁺通过形成强Cd-I键减少碘空位，使器件V_oc达1.20V；Mn²⁺在CsPbCl₃纳米晶中替代率高达46%，PL量子产率提升至54%。Fe²⁺掺杂CsPbI₂Br可稳定黑相并获得17.1%的PCE，但在MAPbI₃中会引入深能级缺陷。

稀土金属掺杂
Eu³⁺-Eu²⁺氧化还原对可循环消除Pb⁰和I⁰缺陷，将PCE从18.5%提升至21.89%。Sm³⁺掺杂CsPbBr₃使载流子寿命显著延长，器件在80℃下保持90%初始效率超过60天。

超越光伏的应用
Mn²⁺掺杂1D钙钛矿C₄N₂H₁₄PbBr₄实现白光发射（CRI≈87）；Yb³⁺/Er³⁺/Bi³⁺三掺杂Cs₂Ag_0.6Na_0.4InCl₆双钙钛矿具有8.2nGy/s的X射线检测限。

未来需通过原位表征（如GIWAXS）和理论计算（DFT）深入揭示掺杂动力学，开发多金属协同掺杂策略，推动低毒化钙钛矿器件的商业化进程。