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由于具有良好的溶液加工性、量子限域效应和多激子效应,胶体硫化铅(PbS)量子点材料展现出优异的光电器件性能,受到了研究人员的广泛关注。短短10年时间,基于溶液法制成的PbS量子点单节太阳能电池的认证效率最高超过12%。基于PbS量子点的光伏器件如此迅速发展,有很大一部分来自于器件界面电荷传输层的调控。然而,和同时期的有机以及钙钛矿薄膜太阳能电池相比,可用于量子点太阳能电池的高效界面材料不管是种类还是数量都非常有限。因此,急需改进现有的界面材料并开发新型的高效稳定界面传输层材料,以实现量子点太阳能电池器件性能的进一步提升。因此,本论文拟对现有的界面传输材料进行了化学改性,同时开发了新的电荷传输材料,旨在提高PbS量子点光伏器件的性能。主要包含以下几个部分:(1)铯(Cs)掺杂氧化锌(ZnO)纳米颗粒的合成及其在PbS量子点太阳能电池中的应用。本文采用湿化学法首次合成了 Cs掺杂ZnO纳米颗粒,并可以实现5%-20%摩尔掺杂浓度的灵活调控,通过紫外可见吸收光谱、荧光光谱、X射线衍射以及紫外光电子能谱表征,可以发现5%摩尔比的Cs-doped ZnO展现出良好的透光性、稳定的晶型结构、合适的能级以及良好的表面钝化效果。进一步,采用Cs掺杂ZnO纳米颗粒制成薄膜,作为电子传输层应用于PbS量子点太阳能电池中,其光伏器件的效率达到10.43%,器件性能和稳定性明显优于ZnO制备的器件。通过深入的器件表征可以发现这主要是由于铯的掺入填补了 ZnO的缺陷,调节了界面能级,从而提高了界面处的载流子提取能力,同时抑制了载流子复合。(2)二氧化锡(SnO2)在PbS量子点太阳能电池中的应用。本文首先采用商业化的SnO2纳米晶水溶液制备SnO2薄膜,应用于PbS量子点器件中作为电子传输层材料。由于该方法制备的SnO2薄膜成膜质量差,PbS量子点器件的各项器件参数均低于相同条件下基于ZnO的器件。因此,本文中又采用磁控溅射的方法制备高质量致密SnO2薄膜。和基于ZnO的PbS量子点电池(PCE=8.30%)相比,基于磁控溅射方法制备的SnO2薄膜作为电子传输层的量子点器件取得了相似的器件性能(8.41%)。虽然SnO2具有更优异的电子传输能力,但是无法与PbS形成匹配的能级,而ZnO的能级与PbS更加匹配,于是进一步在SnO2薄膜上通过溶液法旋涂一层超薄的ZnO修饰层,器件效率可进一步提高至9.47%。(3)钙钛矿纳米晶作为界面修饰层在PbS量子点太阳能电池中的应用。本文在硫化铅量子点活性层与空穴传输层之间引入CsPbI3钙钛矿纳米晶层作为界面修饰层,用于调节活性层与空穴传输层之间的能级,形成一个能级梯度,促进电荷分离和空穴提取,同时抑制载流子的复合,进而提高器件的光电转化效率。通过优化CsPbI3钙钛矿纳米晶层的厚度,PbS量子点太阳能电池的器件效率从9.50%提升到10.77%,实验结果表明引入钙钛矿纳米晶作为界面能级缓冲层是一种有效的提升PbS量子点器件效率的策略。