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自从有机-无机杂化钙钛矿型铅卤化合物问世以来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)成为光伏科技领域的一个重点研究课题,因为钙钛矿材料具有载流子迁移率高、电子激发能低以及载流子传输距离长等诸多优点。在钙钛矿太阳能电池的结构中,钙钛矿层作为器件的核心部件承担着光吸收并产生电子和空穴的作用。因此,制备高质量的钙钛矿薄膜是提升器件光电性能的关键。高质量的钙钛矿薄膜应具有覆盖率高、致密连续以及均匀平坦的特点,这样才可以提高吸光度,抑制电荷复合,提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。本文通过优化钙钛矿薄膜的制备工艺,控制钙钛矿晶粒的结晶与生长以及调整钙钛矿材料的能带结构,从而改善了钙钛矿薄膜的表面形貌及结晶性并提升了钙钛矿太阳能电池的光电性能。主要的研究内容及结果如下:1.作者将预旋涂CH3NH3I异丙醇溶液的工艺应用于两步旋涂法中制备钙钛矿薄膜。XRD、SEM以及UV-Vis等测试手段表明,预旋涂15 mg/m L的CH3NH3I的异丙醇溶液的制备工艺能够获得高质量的CH3NH3PbI3薄膜。在此基础上制备介孔结构的钙钛矿太阳能电池,该工艺将电池的光电转换效率由原始的9.24%提升至12.4%。2.作者将高沸点溶剂引入到CH3NH3I异丙醇溶液中,研究发现添加正丁醇溶剂可以有效地提升钙钛矿太阳能电池的光电性能,其原因在于掺入适量的正丁醇溶剂可以增强CH3NH3PbI3晶粒的结晶性,改善钙钛矿薄膜的表面形貌并促进钙钛矿薄膜对光的吸收。在掺入2%正丁醇的条件下获得了光电转换效率高达14.64%的钙钛矿太阳能电池。3.为了改善钙钛矿薄膜的表面形貌并促进钙钛矿薄膜对光的吸收,作者将甲脒离子(HC(NH2)2+,FA+)引入到CH3NH3PbI3(MAPbI3)的晶体结构中,制备出混合有机阳离子的(MA)1-x(FA)xPb I3(x=0-1)钙钛矿型薄膜。研究发现FA+可以改变钙钛矿的晶格参数,降低钙钛矿的能带隙,因而可以吸收更多的可见光及近红外光。此外,将(MA)0.875(FA)0.125PbI3钙钛矿薄膜应用于介孔结构的钙钛矿太阳能电池中获得了高达18.63 mA/cm2的短路电流密度以及13.44%的光电转换效率。本研究成功制备出多种高质量的钙钛矿薄膜,为组装高性能的钙钛矿太阳能电池在钙钛矿薄膜的工艺制备、形貌改善及新材料探索方面提供了新思路。