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钙钛矿材料具有优异的光电性能,如载流子扩散长度长、迁移率高、寿命长、消光系数大、禁带宽度可调、缺陷态密度低、激子束缚能小等,加上其可溶液法制备的优点,在过去六年里,引起科研工作者们广泛的关注。其中,基于有机无机杂化钙钛矿的太阳能电池光电转换效率达到22.7%,超过了传统多晶硅太阳能电池22.3%的效率,在本论文中,主要研究了氯盐添加剂对钙钛矿薄膜成膜质量的影响,提高了器件的光电转换效率。此外,为了提高钙钛矿太阳能电池的稳定性,制备了全无机钙钛矿(CsPbX3,X=Br,I),主要研究了溶剂对钙钛矿薄膜晶粒生长的影响,通过控制薄膜晶粒的生长提高了钙钛矿薄膜的覆盖率以及结晶性,进而提高了无机钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。本论文取得的主要研究成果如下: 1.通过一步反溶剂法,制备出了高效稳定的平面结构有机无机杂化钙钛矿太阳能电池。通过在钙钛矿前驱体溶液中加入适量的MACl,可以调控钙钛矿薄膜的结晶速率,避免因结晶速率过快导致钙钛矿薄膜出现裂纹,提高了钙钛矿薄膜的结晶质量,以此制备的器件效率从18.86%提高到了20.11%。在加入适量MACl的同时,再加入少量的CsCl,两者表现出很好的协同效应,在得到平整、致密的薄膜同时,钙钛矿薄膜的结晶性、晶粒尺寸都有显著的提高,缺陷态密度也显著降低,获得了最高21.55%的光电转换效率,几乎不存在回滞现象,这是目前平面结构的最高效率之一。另外器件表现出良好的稳定性,在干燥柜中存放40天后,效率从20.12%下降到19.53%,保持初始效率的97%以上。 2.使用一步法,通过溶剂控制CsPbI3无机钙钛矿薄膜晶粒的生长,制备出了高效稳定的无机钙钛矿太阳能电池。通过在溶剂中混入适量高沸点的DMSO(DMF∶DMSO=4∶1),使得旋涂后的无机钙钛矿前驱体溶液薄膜中残留少量的溶剂,退火前将其在氮气手套中放置一段时间,让薄膜中残留的溶剂缓慢挥发,减缓晶粒生长速度,制备出了高质量的无机钙钛矿薄膜,优化放置时间,制备出最高光电转换效率达15.71%的无机钙钛矿电池,该无机钙钛矿电池具有优异的稳定性,在一个太阳光下持续照射500小时,仍能基本保持其初始效率。将器件封装后送到美国Newport公司进行认证,取得了14.67±0.47%的认证效率,这是目前无机钙钛矿的最高效率。 3.使用Br取代CsPbI3中的部分I,提高无机钙钛矿对水的稳定性。通过掺杂不同含量的Br,采用相同的溶剂控制无机钙钛矿薄膜生长的方法制备出了CsPbI2Br,取得了最高14.21%的效率,但是其对水的耐受性没有质的提升,同时在光照时由于Br的加入容易发生相分离,效率明显衰减。随后减少了Br的参入量,制备了CsPb(I0.85Br0.15)3无机钙钛矿,其最高光电转换效率超过16%,但是对水和光的稳定性依然没有改善,这说明Br掺杂能提高对水的耐受性,但同时容易引发相分离导致光照时效率的衰减。