有机-无机杂化钙钛矿材料(MAPbX3,X=I、Br或者Cl)具有优异的双极性载流子传输能力,长的载流子扩散距离,低的激子结合能和高的可见光吸收系数,因此有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池近年来引起科研工作者广泛的研究兴趣,其能量转换效率在短短的几年内由3.8%迅速上升至23.7%。钙钛矿太阳能电池典型器件结构主要有三种,分别为介孔结构、正型(n-i-p)和反型(p-i-n)平面异质结结构。其中反型平面异质结器件由于其可以在低温下制备,并且具有制备工艺简单以及迟滞效应低等优点,成为目前钙钛矿太阳能电池领域的研究热点。在钙钛矿太阳能电池中,由于钙钛矿活性层与电极之间的能级不匹配以及钙钛矿活性层表面存在的大量缺陷,导致在钙钛矿活性层中产生的光生载流子难以被电极有效地收集,进而影响器件的能量转换效率和稳定性。通过在电极和钙钛矿活性层之间引入界面传输材料是解决上述问题的有效策略之一。本论文以反型平面异质结钙钛矿太阳能电池的界面工程研究为出发点,集中于通过发展新型界面传输材料或者对已有的界面传输材料进行掺杂来提高器件的能量转换效率,主要开展了以下三个方面的工作:1.通过在电子传输层PC61BM和金属电极Ag之间引入非共轭聚合物材料聚乙烯吡咯烷酮(PVP),将反型平面异质结钙钛矿太阳能电池器件的能量转换效率从10.83%提升至12.55%。器件性能的提升源于填充因子的提高(从58.98%提高至66.13%),这是由于PVP在电子传输层PC61BM和金属Ag电极之间形成了一层偶极层,从而增强了器件的内建电场,提升了电子在电子传输层和负极之间的传输效率。同时,PVP的引入改善了PC61BM和金属Ag电极之间的界面接触,抑制了电子和空穴的复合。2.通过对空穴传输层氧化镍(NiOx)进行非金属元素氮的掺杂,反型平面异质结钙钛矿太阳能电池器件的能量转换效率达到17.02%,相对于未掺杂的参比器件(15.28%)提升了约11.4%,同时,器件的稳定性也相应地得到了提高。器件性能的提升来源于氮掺杂NiOx显著提高了其电导率和结晶性,同时调节了NiOx的能级结构,使得氧化镍的价带从-5.32 eV降低至-5.43 eV,从而降低了钙钛矿层与空穴传输层之间的能级势垒。不仅如此,钙钛矿层的结晶性有所提高,缺陷态密度相应减少,器件的空穴传输效率进而得到提升,并最终提升了器件的性能。3.对空穴传输层氧化镍(NiOx)进行四价锡离子(Sn4+)的掺杂,在最优的Sn4+掺杂含量(1 at%)下,反型平面异质结钙钛矿太阳能电池器件的能量转换效率达到18.04%,相比于未掺杂的参比器件(16.89%)提升了约6.8%,这一提升主要源于开路电压的提高(从1.02 V提高至1.06 V)。器件性能的提升主要是由于Sn4+掺杂提高了NiOx的电导率和功函数,进而提升了器件的内建电场,减少了载流子在界面的积累,提升了载流子在界面的传输效率。基于这些因素,电池器件的空穴传输效率得到了提高,并最终提升了电池器件的性能。