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面对日益严重能源危机和环境污染等问题,太阳能作为绿色清洁能源深受当今社会的关注。在太阳电池中,钙钛矿太阳能电池(PSC)具有可溶液加工、制造成本低等优点,发展迅速,光电转换效率(PCE)已从最初的3.8%升高到24.2%。二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯(TiAcAc)分子结构高温退火后发生热降解形成致密电子传输层(ETL),可提高PSC的电导率。而在钙钛矿材料中CH(NH2)2I(FAI)和CH3NH3I(MAI)具有强吸收系数、长载流子扩散长度以及可调控带隙等优势。因此本文中将TiAcAc溶液和TiCl4水溶液分别采用一步旋涂法和化学沉积法,在FTO上制备了双层致密ETL;其次采用溶剂工程和分步控温退火制备了高质量的MAxFA(1-x)PbI3钙钛矿薄膜,然后旋涂spiro-OMeTAD溶液作为空穴传输层和真空蒸镀Ag电极,最后在空气中制备出光伏性能优异的PSC。对各功能层以及整体PSC测试分析得到如下结论:1.对TiAcAc在500℃热处理的产物(TiO2-NG500℃)测试分析可知:TG、FTIR以及拉曼光谱测试结果证明TiO2-NG500℃含有锐钛矿TiO2和石墨,HRTEM和SEM图表明TiO2-NG500℃呈片状结构,XRD图中石墨(002)晶面衍射峰的2θ值偏小,是由于TiO2颗粒插入石墨片层之间增大了晶面间距,由此证明TiO2-NG500℃是TiO2插层石墨形成的纳米片层结构。2.比较不同单层和双层致密ETL的MAPbI3体系PSC的光伏性能可知:单层致密TiO2-NG500℃的PSC的串联电阻(Rs)(545.56ohm)比单层致密TiO2的PSC(900.55 ohm)的小。将前两者结合的双层致密ETL的PSC的Rs最小为158.81 ohm,光电转换效率(PCE)最大为10.70%。结合Ti02-NG500℃和TiO2的双层致密ETL的PSC光伏性能最好的原因归结于三点:①TiO2-NG500℃中石墨的存在使得导电性增强,电流密度增加;②双层致密ETL薄膜较厚,沉积生长的TiO2颗粒可填充TiO2-NG500℃薄膜缺陷,避免漏电流现象;③TiO2薄膜的CBM(-3.9eV)与MAPbI3薄膜一致,可以有效提取钙钛矿层的光生电子,Ti02-NG500℃薄膜的CBM(-4.0 eV)处在TiO2薄膜和FTO之间,降低了电子传输势垒。3.比较不同温度退火的MAxFA(1-x)PbI3薄膜的XRD、FTIR、XPS测试结果知:在低温时FAI易形成δ-FAPbI3非活性钙钛矿相,140℃退火时MAPbI3分解,而纯FAPbI3形成了α-FAPbI3活性钙钛矿相。100℃退火形成的钙钛矿薄膜对FA+和MA+的兼容性好,FA+含量的增加使得晶格膨胀,并且各元素中电子结合能先减小后增大,MA0.7FA0.3PbI3薄膜中各元素的电子结合能最小,主要归因于该比例的薄膜中MA+和FA+二者与PbI6八面体亚晶格之间的NH···I形成的氢键密度大,降低了电子结合能,使得形成的晶体结构更加对称稳定。综合可证明MA0.7FA0.3PbI3薄膜中形成了对称稳定的活性钙钛矿结构。4.比较100℃退火的 MAPbI3、MA0.7FA0.3PbI3和 FAPbI3 薄膜的表面 SEM 和AFM图可知,MA0.7FA0.3PbI3薄膜中晶体尺寸均匀,致密连续性好,粗糙度低(Sa=20.0nm);对应PSC的断面SEM图中,MA0.7FA0.3PbI3体系PSC的各功能层之间接触紧密,内部缺陷少。5.比较100℃退火的MAxFA(1-x)PbI3薄膜的稳态荧光发射光谱、UV-vis-NIR吸收光谱和UPS:随着FA+的增加,薄膜的荧光猝灭性和可见光区的光吸收强度先增加后减小,MA0.77FA0.3PbI3薄膜荧光猝灭性最好,并且其VBM比MAPbI3薄膜大0.05 eV,对应PSC的能级分布更加匹配。6.比较双层致密ETL的MAxFA(1-x)PbI3体系PSC的光伏性能测试结果中,随着FA+的增加PSC的光伏性能参数先增加后减小,MAo.7FA0.3PbI3PSC的光伏性能最好,其PCE最高为15.15%,在统计结果中有73.50%的PSC的PCE超过9%,说明实验结果可重复性好。