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钙钛矿太阳能电池自2009年被提出以来,经过近八年的发展,目前为止已经获得了22.1%的光电转换效率。钙钛矿太阳能电池除了效率提升迅速外,还具备制备工艺简单,制备过程少污染等优点。在机理研究方面,研究人员们还发现,钙钛矿材料不仅可以在光的照射下产生电子空穴对,还可以同时传递电子和空穴正电荷,也就意味着电子传输层和空穴传输层可以被省略,从而使得简化电池器件加工工艺成为了可能。有了这些优势,钙钛矿太阳能电池近几年引起了研究人员的关注,被誉为“光伏领域的新希望”。 本课题以FTO/TiO2/CH3NH3PbI3/spiro-OMeTAD/Au结构的钙钛矿太阳能电池为研究对象,通过对加工工艺和界面微调节,获得了稳定的器件制备条件,并在此基础上探究了离子液体对钙钛矿性能的影响以及二胺掺杂对钙钛矿太阳能电池滞后现象和稳定性的影响。 本论文的主要研究内容包括以下两个方面: 1.利用1-乙基-3-甲基咪唑溴盐(EMIMBr)、1-己基-3-甲基咪唑溴盐(H MIMBr)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)以及1-乙基-3-甲基咪唑氯盐(EMICl)和双氟磺酰亚胺钾(KFSI)制备了1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(EMITFSI)、1-己基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(HMITFSI)和1-乙基-3-甲基咪唑鎓二(氟甲磺酰基)亚胺盐(EMIFSI)三种离子液体。用氯苯稀释的离子液体对钙钛矿活性层进行浸泡处理,探究了离子液体对钙钛矿形貌以及钙钛矿太阳能电池性能的影响。结果表明,HMITFSI处理后太阳能电池的填充因子从0.71提高到了0.74,光电转换效率也有了一定提高,钙钛矿薄膜的表面形貌得到了改善,而EMITFSI和EMIFSI的处理反而略微降低了钙钛矿太阳能电池的性能,实验结果表明HMI阳离子能改善钙钛矿的形貌。 2.利用乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺和氢碘酸制备二氢碘酸乙二胺(EDDI)、二氢碘酸丙二胺(PDDI)和二氢碘酸丁二胺(TDDI)。首先将EDDI、PDDI、和TDDI以相同摩尔比例分别掺杂到钙钛矿活性层中,发现掺杂后钙钛矿太阳能电池的光电转换效率均有所下降,然而EDDI掺杂的电池器件滞后效应从4.0%下降到了1.7%,长期稳定性也得到明显改善。然后在此基础上对比了不同摩尔比例的EDDI掺杂对钙钛矿太阳能电池滞后效应的影响,发现1%掺杂的电池器件滞后效应最小。通过SEM、XRD、UV-vis、PL以及TRPL等测试表征手段,研究了影响钙钛矿太阳能电池滞后效应和长期稳定性的主要因素,发现1%的EDDI掺杂的钙钛矿晶题表面形貌得到改善,界面缺陷密度最低,进而获得了滞后效应最小并能维持长期稳定的电池器件。