钙钛矿太阳能电池自2009年问世以来,凭借其低成本、易制备、高效率的优点引起了广泛的关注,经过10年的快速发展,其效率已经可以媲美硅基太阳能电池。但是目前高效率的钙钛矿太阳能电池大部分采用的是介观结构。通常介观结构的电池需要高温烧结,制备条件苛刻,且空穴传输层以及金属电极材料成本高昂,不利于钙钛矿电池的低成本、大规模的商业化生产。因此对无空穴传输层的碳电极钙钛矿太阳能电池的研究显得十分重要。目前碳电极的PSCs效率较低,无法达到商业化的标准。本文通过优化钙钛矿太阳电池的制备过程、引入添加剂改善吸光层的特性、制作低温电子传输层等手段来简化碳电极的PSCs的制备工艺,并提升钙钛矿太阳能电池的效率。具体的研究内容如下:1、优化碳电极无空穴传输层PSCs的制备工艺,优化了两步法中钙钛矿前驱体溶液和薄膜的退火温度,以及前驱体溶液以及甲基碘化铵的溶液浓度,在碳电极的制备过程中采用刮涂法,并用压片机对其施加压力,提高了电极与吸光层的接触面积,将电池的效率从3.59%提高到了8.28%,初步确定了钙钛矿电池的制备方案。2、在两步法制备钙钛矿层时,采用添加剂的方法,将少量的PbCl₂和浓盐酸添加到PbI₂的前驱体溶液中。通过SEM和X射线衍射谱发现,掺杂添加剂后,钙钛矿层仍能很好的结晶,而XRD中峰值的偏移也证明氯离子添加剂发挥了作用。而通过紫外可见吸收光谱的对比,发现掺杂少量PbCl₂或者浓盐酸后,钙钛矿层的吸光能力有所增加。组装器件后发现当掺杂的PbCl₂与前驱体溶液中PbI₂的摩尔比为1:9时,电池的性能最强,效率达到11.35%。主要原因是适量的PbCl₂可以调控钙钛矿的结晶过程,使得钙钛矿晶粒更大,但过量的PbCl₂会引起PbI₂的残留,使结晶性变差。而浓盐酸由于含有大量的水,会严重破坏钙钛矿晶体,导致器件效率较低。3、在各种电子传输层材料中,TiO₂是制备PSCs电子传输层最常用的材料之一,但是需要通过高温烧结来提高电子迁移率,这不利于PSCs的商业化制备,而且高温工艺也不适用于柔性基底的电池。我们研究了可以低温制备的SnO₂作为电子传输层材料,它具有更高的电子迁移率。通过SEM和XRD对比了500和180退火得到的SnO₂薄膜,发现两种温度下SnO₂的结晶性接近,而紫外可见吸收光谱表明低温制备的SnO₂的透射率更高,且以此为ETL制备吸光层后吸光能力更强。而钙钛矿电池的J-V曲线也表明低温制备的SnO₂的器件效率优于高温制备的SnO₂的器件效率,其性能与以TiO₂为电子传输层的器件性能相近,因此SnO₂是可以替代TiO₂的有效电子传输层材料。