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染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cell),由于成本低,效率高等优点,成为第三代太阳能电池。而作为染料敏化太阳能电池的新生力量一钙钛矿型太阳能电池(Perovskite-based solar cell),自2009年被提出来之后,经过短暂的发展,电池效率已经接近20%,2013年被Science期刊评为年度世界十大科技进展之一,称其为太阳能技术发展的一个重要突破。除了电池的效率提升迅速以外,钙钛矿(perovskite)材料制备简单,相比较传统的N3,N719等染料,成本低廉,生产过程中对环境造成的污染更少。随着研究的深入,学者们还发现,perovskite不仅可以担任染料的角色,而且可以同时传递电子和空穴正电荷,意味着原本在染料敏化太阳能电池中承担这些任务的TiO2纳米晶层(TiO2nanoparticle,nc-TiO2)和空穴传输材料(hole transport material)层可以被省略,从而使得电池器件的简化成为极有研究意义的方向。凭借这些优势,钙钛矿型太阳能电池近几年引发了研究热潮,更有学者称其为“光伏领域的新希望”。对于染料敏化太阳能电池来说,影响电池效率的最主要因素之一是光生电子与氧化态的染料分子、氧化态的电解质分子发生复合,导致电流输出效率降低。目前所采用的,被认为能有效抑制电子复合的方法之一,是在FTO导电玻璃和Ti02纳米晶层之间,添加了一层致密的TiO2阻挡层(compact layer, CL,这样可以抑制电子逆传递,提高电池效率。在传统的液态和固态太阳能电池中,CL的研究已经很多,不过,在钙钛矿型太阳能电池中,还没有看到相关的研究报道,在本篇论文中,我们系统地研究了相关问题,主要包括以下四部分内容：1、通过不同方法制备出TiO2阻挡层,研究其在钙钛矿型太阳能电池中的影响。通过TiCl4水解法(DIP)和真空溅射法(PVD)制备出不同导电性和致密性的TiO2阻挡层(CL),并用于不同HTM-钙钛矿型太阳能电池中,由于两种空穴传输材料—P3HT和spiro-OMeTAD本身的分子大小和导电性不同,因此对阻挡层有不同的要求。当使用小分子,导电性较差的spiro-OMeTAD为空穴传输材料时,导电性较好,致密性更强的PVD-CL效果更好。2、研究了不同性质的阻挡层之后,进一步通过可控性较强的喷涂法(spray pyrolysis deposition)制备不同厚度的阻挡层,以研究阻挡层厚度对电池的影响,得出在钙钛矿型太阳能电池中,Ti02阻挡层的最佳厚度为～90nm。3、由于钙钛矿型太阳能电池中存在两条电子传递路径：nc-TiO2和perovskite本身,导致目前关于钙钛矿型太阳能电池的电子传递机理存在两种争论。因此我们设计了三种不同器件结构的电池,其中第三种电池结构中只包含一种电子传递路径,通过研究不同厚度的阻挡层对这三种电池的影响,得出TiO2纳米晶层(nc-TiO2)对电子传递起到重要作用的结论。为两种争论从阻挡层的层面提供了证据。4、通过上一部分我们知道,Ti02纳米晶层在钙钛矿型太阳能电池中起到重要作用,但同时我们也发现Ti02阻挡层与Ti02纳米晶层之间的固-固界面存在一条缝隙,而这条缝隙会降低电子的传递效率,因此,我们采用金属氧化物修饰阻挡层的方法制备出金属氧化物-Ti02复合阻挡层(MO-CL),用金属盐在75℃处理CL,之后旋涂Ti02胶体,500℃加热退火,金属盐在高温脱水过程中,消除了两层之间的缝隙。从而使电子传递更有效。在我们的工作中,电池效率提高了67%。