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钙钛矿材料具有很高的吸光系数、宽的波长吸收范围、较长的载流子扩散长度和寿命等优点,于是一颗新星——钙钛矿太阳能电池横空出世。2009年,钙钛矿材料第一次应用于光伏器件中,效率仅3.8%。短短数年之间,钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells)报道的最高效率已超过22%。这惊人的效率提升速度,预示着钙钛矿太阳能电池将成为太阳能电池领域发展的主流。由于具有可低温制备、工艺简单的特点,倒置平面异质结钙钛矿太阳能电池吸引了大量科研工作者的广泛研究。然而,PEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)的HOMO能级较低,呈酸性和腐蚀性,这导致器件的性能较低。为此,科研工作者研究了大量的空穴传输材料,如氧化钼、氧化镍、氧化铜等。其中,氧化铜空穴迁移率较高,造价低,是理想的传输材料之一。此外,一维纳米线的比表面积大,可形成表面或界面效应、宏观量子隧道效应和尺寸效应等。因此,本论文通过将静电纺丝制备的CuO纳米线(nanowires-NWs)与PEDOT:PSS作为复合空穴传输层,成功制备了高性能的钙钛矿太阳能电池,并对CuO NWs提高器件性能的原因进行了分析和讨论。具体研究内容如下:1、用静电纺丝成功制备了CuO NWs。通过改变前驱溶液浓度、外加电压、接收距离和推注速度等参数,获得了形貌规整、直径可控的CuO NWs。将0.4 g硝酸铜和0.69 g PVP溶于10 mL乙醇和2 mL冰醋酸配制成前驱溶液,在外加电压为10 KV,接收距离为12 cm,推注速度为0.1 mm/min下,制备出了形貌规整、平均直径为190 nm的CuO NWs。通过光学显微镜和X射线衍射谱,分析了纳米线的形貌特征、直径分布和晶体结构。2、设计了CuO NWs和PEDOT:PSS作为复合空穴传输层的倒置平面钙钛矿太阳能电池的器件。进一步研究了静电纺丝过程中不同接收时间的NWs(即不同的覆盖率的NWs)对器件性能的影响。通过对比发现,CuO NWs覆盖率为4.2%时,器件性能的提升最大。器件的开路电压Voc为0.98V,短路电流密度Jsc为21.72 mA/cm2,填充因子FF为0.77,光电转换效率PCE达16.35%,较参考器件效率(13.5%)提升了21%。通过测试和分析,发现CuO NWs增加了电荷传输和空穴抽取。随后,将相同条件的Zn O NWs替代CuO NWs引入器件中,器件的效率提高了13%。通过构建一维纳米纤维的几何模型,发现ZnO NWs器件性能的提升主要是因为ZnO NWs增加了界面面积。与PEDOT:PSS相比,Cu O具有更高的空穴传输能力,更有利于形成空穴传输通道。因此CuO NWs器件效率又增加了8%。本论文的研究为纳米线作缓冲层提高钙钛矿太阳能电池性能提供了参考。