有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池由于其性能优异,制备方法简单,吸引了众多研究者的目光。钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在十年内从刚开始的3.8%迅速增长至现在的25.2%,已经可与传统的多晶硅太阳能电池及Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳能电池相比。尽管钙钛矿太阳能电池已经取得了突飞猛进的进展,但其差的稳定性制约了进一步大规模的商业化应用。在钙钛矿太阳能电池中,器件的效率与稳定性受到钙钛矿活性层形貌及结晶质量的影响。现如今,钙钛矿薄膜的制备方法多为低温溶液法,在该法制备过程中难以有效控制钙钛矿薄膜的成核和结晶生长速率,导致形成具有较多晶界和缺陷的多晶薄膜。钙钛矿薄膜中存在大量的缺陷及晶界时,会导致非辐射复合及离子迁移的产生,使得器件的效率及稳定性下降。研究人员利用多种策略优化钙钛矿薄膜的质量,并进一步提高了器件的效率及稳定性,其中,以添加剂工程最为简单高效。但是,目前常用的添加剂还难以在分子水平上调控钙钛矿薄膜的微观结构有序性。具有共轭结构的液晶小分子不仅具有液晶取向有序的特征,而且还具有优异的光电性能。将其作为添加剂引入到钙钛矿前驱体溶液中,不仅能够钝化钙钛矿薄膜缺陷,提高结晶质量,而且能够充分利用液晶小分子取向有序的自组装能力调控钙钛矿薄膜的微观结构有序性。基于此,本论文选用了两种具有共轭结构的液晶小分子,将其作为添加剂应用于钙钛矿薄膜制备,以期进一步提高电池器件的效率及稳定性,具体研究内容如下:首先,本文设计合成新型的功能化的共轭型离子液晶小分子——4’-(N,N,N-三甲基溴化铵己氧基)-4-氰基联苯(6CNBP-N),将其作为钙钛矿薄膜的添加剂,以提高MAPbI3钙钛矿太阳能电池的效率及稳定性。6CNBP-N离子液晶小分子分子结构中包含π共轭棒状联苯液晶基元、氰基(C≡N)和季铵盐阳离子(R4N+),同时具有离子液体及液晶分子的特征。研究表明,6CNBP-N离子液晶小分子的引入,不仅能够提高钙钛矿薄膜的结晶质量及稳定性,而且可以有效降低薄膜中的缺陷态密度,提高载流子传输效率。掺杂6CNBP-N离子液晶小分子后的MAPbI3钙钛矿太阳能电池效率提升至19.76%,明显高于未掺杂的钙钛矿太阳能电池(16.26%),并且器件的迟滞效应明显降低,湿度稳定性明显提高。其次,本文选用两端带羧基的联苯液晶小分子——4,4’-联苯二甲酸(BPDA)作为添加剂制备MAPbI3钙钛矿太阳能电池。以辛二酸(SA)和对苯二甲酸(PTA)作为参照,探究BPDA分子中的联苯共轭液晶基元的引入对钙钛矿薄膜及其器件的影响。研究表明,三种小分子结构中的羧基功能基团均能有效钝化缺陷,提高钙钛矿薄膜的结晶质量。相比于绝缘性质的SA小分子添加剂,当添加剂分子中含有苯环共轭结构时,由于苯环中有离域的π电子,具有一定的电学性质,从而有利于载流子传输。尤其是,BPDA小分子添加剂中含有联苯共轭液晶基元,其易于π-π堆垛,形成有序取向,从而有效调控钙钛矿薄膜结晶取向,进一步提高载流子传输和收集效率。基于此,以BPDA分子作为添加剂所制备出的钙钛矿薄膜及器件的各项性能最优,其器件效率达到19.46%。