自2009年以来,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池便以惊人的速度发展,引起科学界的广泛关注。有机-无机杂化钙钛矿材料具有诸多优良的特性,包括:激子结合能小、载流子扩散长度大、载流子迁移率高和复合率低、带隙合适以及不含稀有元素等。这些特性使得钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在短短几年内从3.8%提高到22.7%,已经超过了多晶硅电池和薄膜太阳能电池,并且稳定性也在稳步提升。虽然钙钛矿电池的效率已经超越20%,但是距离真正的商业化却有很长的路要走。主要是由于目前钙钛矿太阳能电池的制备工艺的重复性、器件的稳定性以及回滞效应等问题仍没得到很好的解决。目前,高效的钙钛矿电池大多采用氯苯、甲苯等有毒的反溶剂用一步法进行制备。但是,采用这些反溶剂,使得器件的制备过程存在毒性大、成本高昂、重复性差以及对制备条件要求高的缺点。目前缺乏制备工艺重复性好且对环境条件依赖小的反溶剂,这严重制约了钙钛矿电池的应用。而且,目前效率最高的钙钛矿太阳能电池均为传统的正置结构,这种结构大多采用Ti02为电子传输层。但是TiO2本身的电子迁移率低,导致电子在界面积累使得电池具有很明显的回滞现象,从而大大影响了对电池性能的准确评估;并且Ti02本身具有光催化特性,在紫外光的照射下,会产生氧空位,加速钙钛矿的分解,同时产生深陷态进而成为复合的中心使电池的效率和稳定性降低。针对钙钛矿电池的制备工艺采用有毒的反溶剂和重复性不好以及Ti02电子传输层的缺点,本文采用新型绿色反溶剂制备高效率、重复性高的钙钛矿太阳能电池,且采用新型富勒烯吡咯烷衍生物对Ti02界面层进行修饰,主要开展了以下两个方面的工作.:(1)首次采用绿色溶剂异丙醚作为反溶剂制备钙钛矿太阳电池。与传统反溶剂(甲苯、氯苯、氯仿等)相比,采用异丙醚制备的钙钛矿薄膜晶粒更大、结晶性更好,并且具有更少的缺陷,器件的最高效率达到了 19.07%。我们也制备了 60个器件去验证电池的重复性,结果显示电池的平均效率为17.67%±0.54,重复性非常高。与乙醚相比,异丙醚具有更高的沸点(68.3℃),这也使得基于异丙醚的器件能够耐受更高的环境温度。我们在环境温度为40℃的条件下进行器件的制备,发现电池的效率仍然高达16.75%,使得异丙醚很适合作为反溶剂用于钙钛矿电池的大规模生产。(2)采用化学合成的方法合成出富勒烯吡咯烷衍生物(FPTPA)并将其作为Ti02修饰材料用在钙钛矿太阳能电池中。研究发现,经过FPTPA修饰后的钙钛矿薄膜的结晶性和薄膜质量得到大大提高,且薄膜中的缺陷也更少。针对Ti02本身电子迁移率低的问题,FPTPA也能有效的提高电子的传输,使得器件的最高效率达到19.11%。同时,由于FPTPA对Ti02的钝化作用,使得钙钛矿电池的回滞现象大大减小,器件的光稳定性也得到很大提高。