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当今社会对于能源的需求日益增加,而因化石燃料的燃烧导致的环境污染愈发严重,清洁能源迫切需要。在过去的几十年间,光伏技术一直被寄予厚望来解决这个问题。高效率的砷化镓电池板已经在上个世纪成功的应用到宇宙飞船上,但是家用低成本的太阳能电池板仍然有很长一段路要走。有机无机杂化钙钛矿太阳能电池,作为第三代薄膜太阳能电池的佼佼者,在过去的七年时间里因其迅猛发展的高效率、原始材料的低成本、较为简便的制备工艺,受到了全世界科研工作者的广泛关注。在过去的七年时间里,钙钛矿电池的光电转换效率已经突破20%。但是如果要真正商业化这种电池,仍然有很多问题需要解决,首当其冲的是它的稳定性问题,以及更好的理解其工作机理。因此,我们尝试了去制备较高效率、更稳定的钙钛矿电池,并且尝试了去解释钙钛矿电池的能量损失机理。 倒置钙钛矿电池组分包括:透明导电层、空穴传输层(HTL)、钙钛矿层、电子传输层(ETL)和背电极。本论文主要是从HTL层来尝试提高钙钛矿电池的光电转换效率和稳定性;并且对于钙钛矿太阳能电池中的能量损失进行了分析。主要研究成果如下: 一、课题开展初期,结合相关文献,对于钙钛矿电池进行的探索工作:包括优化高质量钙钛矿薄膜的制备工艺,比如一步旋涂工艺,以及低温溶剂辅助退火,使用扫描电子电镜(SEM)以及X射线衍射仪(XRD)等来表征钙钛矿薄膜的表面形貌和结晶情况。研究发现,低温溶剂辅助退火能够有效的提高钙钛矿薄膜的结晶度,相应的器件的性能也有所提高。 二、基于MAPbI3-xClx体系的倒置钙钛矿太阳能电池,我们研究了用常用的强吸电子材料F4-TCNQ掺杂PEDOT:PSS作为空穴传输层对钙钛矿电池性能的影响。研究发现,基于掺杂PEDOT:PSS制备的太阳能电池不仅在短路电流上有明显的提高,而且开路电压也大大提高,而且掺杂后的器件的稳定性也优异于标件。通过四探针法、阻抗仪和荧光光谱分析发现,掺杂后的HTL的电导率有明显的提高,功函数也随之加深,减少了电子空穴复合几率,降低了器件的能量损失。 三、基于MAPbI3体系的倒置钙钛矿太阳能电池,我们首次尝试了使用溶液法制备的MoSx作为空穴传输层材料。研究发现,基于MoSx作为空穴传输层制备的钙钛矿太阳能电池的开路电压明显提升。这可以归结于在MoSx上生长的钙钛矿薄膜质量更高以及MoSx和钙钛矿的最高占据轨道能级更为匹配,降低了器件的载流子复合几率。更重要的是,基于MoSx制备的器件的在大气中140小时能够保持90%的效率,而基于PEDOT:PSS制备的器件仅能保持60%的效率。