【摘 要】
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钙钛矿太阳电池以其优良的光电特性、高光电转换效率、低成本以及可大规模生产而得到了广泛的研究。目前,钙钛矿太阳电池的最高认证效率达到了25.2%,显示出极大的应用潜力。在高效钙钛矿太阳电池中,载流子传输层及钙钛矿活性层的选取和制备,载流子传输层/钙钛矿界面特性的调控对器件性能有决定性的影响。对于n-i-p结构的钙钛矿太阳电池,电子传输层不仅提供电子提取的途径,还影响钙钛矿活性层的光散射和化学成核。而
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钙钛矿太阳电池以其优良的光电特性、高光电转换效率、低成本以及可大规模生产而得到了广泛的研究。目前,钙钛矿太阳电池的最高认证效率达到了25.2%,显示出极大的应用潜力。在高效钙钛矿太阳电池中,载流子传输层及钙钛矿活性层的选取和制备,载流子传输层/钙钛矿界面特性的调控对器件性能有决定性的影响。对于n-i-p结构的钙钛矿太阳电池,电子传输层不仅提供电子提取的途径,还影响钙钛矿活性层的光散射和化学成核。而钙钛矿活性层的质量是决定钙钛矿太阳电池光电转换效率和稳定性的重要因素。本论文以MAPbI3太阳电池为研究对象,着重探索电子传输层、电子传输层/钙钛矿异质界面和钙钛矿活性层对器件性能的影响。通过对关键功能层材料及界面特性的研究阐明其对钙钛矿太阳电池光伏性能的影响,并揭示相关物理机制。主要研究内容和结果如下:（1）通过优化制备工艺来提高m-TiO2电子传输层的电荷传输能力,同时优化钙钛矿活性层的结晶。通过改变m-TiO2的旋涂转数和胶体溶液中H2O的添加量,对m-TiO2薄膜表面形貌进行调控,提高电子传输层的光散射,改善钙钛矿的Ostwald熟化过程并促进光生载流子的提取。优化后的器件获得了20.02%的光电转换效率,在空气环境中放置30天后仍保持初始性能的90%以上。（2）在m-TiO2/MAPbI3界面引入a-WOx修饰层。利用a-WOx的宽带隙（2.6-3.1 e V）、高电子迁移率以及与钙钛矿活性层之间的自由能之差,有效地增强电子传输层/MAPbI3界面电荷传输,抑制载流子复合。基于m-TiO2/a-WOx电子传输层的钙钛矿太阳电池的最高开路电压达到1.16 V,光电转换效率为20.98%。（3）利用反溶剂裹挟法,将适量的I2加入到氯苯中形成I2·CB,通过对I2浓度的优化来制备高质量钙钛矿薄膜,揭示钙钛矿薄膜的钝化机理及生长动力学过程。通过引入I3-和I-来延缓钙钛矿结晶并钝化薄膜的缺陷态,获得具有大晶粒尺寸少缺陷态的钙钛矿薄膜。最终,最佳器件的光电转换效率为21.33%,未封装的器件在空气环境中放置30天后仍保持其初始值的91%。
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