钙钛矿太阳能电池的能量转换效率从2009年的3.8%发展到目前最高25.2%,极大的增加了其与已经商业化的硅,碲化镉等太阳能电池的竞争力。钙钛矿太阳能电池取得的巨大进步得益于钙钛矿薄膜质量的提高和界面电荷传输性能的发展。本论文从环境友好的角度出发,基于电子传输层的界面修饰和钙钛矿活性层的缺陷钝化两个方面,采用水溶性富勒醇C60(OH)16和醇溶性共轭小分子DTA,具有针对性的调控器件电子传输性能和钙钛矿薄膜质量,从而提高钙钛矿太阳能电池性能。具体内容如下:1.C60(OH)16作为界面修饰层优化界面能级和提升界面电子传输效率针对C60作为n-i-p型钙钛矿太阳能电池电子传输层时,器件效率偏低的问题,我们采用简单一步法合成出环境友好的水溶性富勒醇C60(OH)16,并以旋涂水溶液成膜的方式首次将其用作ITO和C60之间的界面修饰层,制备n-i-p型钙钛矿太阳能电池。研究发现,C60(OH)16的功函恰好位于ITO和C60功函之间,因此能够优化器件能级,实现电子传输过程中能级梯度匹配,减少能量损失,提高器件Voc。C60(OH)16/C60双层的电导率要高于C60单层的电导率,因此C60(OH)16的引入能够有效降低界面电阻,促进电子传输,减少界面处电荷积累和载流子复合,提高器件Jsc和FF。采用(C60(OH)16优化后器件获得16.70%的PCE,与空白器件14.47%的PCE相比,提升了 15.41%。2.DTA钝化钙钛矿薄膜离子缺陷针对钙钛矿薄膜中存在离子缺陷的问题,我们合成了带有双边羧基和噻吩的环境友好型醇溶性共轭小分子DTA,首次将其掺杂到MAI:MACl的异丙醇前驱体溶液中,采用两步旋涂法制备钙钛矿薄膜,无需苯类溶剂的使用。DTA分子中的双边羧基具有较高的电子云密度,能够与钙钛矿薄膜中的未配位Pb2+形成有效配位,从而钝化离子缺陷,减少载流子复合中心,促进电荷分离和提取,提高器件Voc。我们制备了p-i-n型钙钛矿太阳能电池,经过DTA钝化薄膜缺陷后,获得1.19 V的Voc,与空白器件相比提升了 120 mV,电压损失只有0.38 V。器件PCE高达21.45%,为近期文献报道过的p-i-n型器件较高效率之一。由于缺陷态的减少,钙钛矿薄膜的降解被抑制,器件湿度稳定性和热稳定性都得到显著提升。