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钙钛矿太阳电池(Perovskite solar cell,PSC)是一种在染料敏化太阳电池(Dye-sensitized solar cell,DSSC)的基础上发展而来的有机无机杂化的新型光伏器件。钙钛矿太阳电池这一名称来源于电池中使用的光吸收材料CH3NH3PbX3(X=I、Br、Cl)具有典型的钙钛矿型晶体结构。2009年以来,钙钛矿太阳电池的相关研究快速发展,目前其实验室的光电转换效率已经达到22.1%。这主要是由于电池中使用的CH3NH3PbI3这类材料具有良好的光电性能,如其为直接带隙半导体、禁带宽度较窄、光吸收系数高、光谱吸收范围广、载流子迁移率高且扩散长度长,具有电荷传输双极性等独特优点。此外,该材料还能通过溶液法方便的制备。因而,钙钛矿太阳电池已成为近年来物理、化学、材料和光电器件等领域研究的热点之一。大多数光电转换效率较高钙钛矿太阳电池都使用了 spiro-OMeTAD这种昂贵的有机空穴传输材料,并且使用Au、Ag等贵金属作为背电极,这增加了电池制备的成本。另一方面,有机的空穴传输材料也一定程度上降低了电池的稳定性。为此,人们尝试了许多有效的方法来解决这些问题。包括构造具有无空穴传输层结构的钙钛矿太阳电池,或者使用一些廉价的无机材料CuI、CuSCN、NiO和Cu2O作为空穴传输层,并用廉价C、Ni和Cu等材料作为电池的背电极。在本研究中,我们最初设计构造了以廉价的Cu作为背电极的无空穴传输层钙钛矿太阳电池,希望把无空穴传输层的结构与非贵金属电极两方面优势相结合,最大限度的降低电池的制造成本。然而,刚制备的电池效率极低,大约只有0.1%。但是对放置了几天的电池进行测试后发现,电池效率意外的提高了。通过深入的研究发现,电池的效率在一定时间内有一个逐渐优化的过程。CH3NH3PbI3与Cu电极的化学反应能够在界面处原位自发的生成一层p型CuI作为空穴传输层,实现了在电池中空穴传输层从无到有的转变,从而导致电池结构与效率的优化。这一工作积极利用了 CH3NH3PbI3对Cu具有腐蚀性这一有害的因素,为钙钛矿太阳电池以及其他器件的设计与构造提供了一个新的思路。