有机无机杂化钙钛矿太阳能电池(Organic-inorganic hybrid perovskite solar cells,PVKSC)作为第三代薄膜太阳能电池的一种,具有效率高,成本低,可溶液加工,可柔性制备等特点,成为近些年研究的焦点。经过十余年的飞速发展,钙钛矿太阳能电池的实验室认证效率已经达到25.2%,具有广阔的发展前景。这主要得益于作为吸光层的钙钛矿材料具有吸光系数高,带隙可调,载流子扩散距离长,激子结合能低,以及优异的双极性传输等特点。然而,溶液法制备的钙钛矿不可避免的存在大量缺陷,在钙钛矿的带隙之间形成浅能级缺陷和深能级缺陷,影响载流子的传输行为,并降低器件的效率。同时,缺陷作为离子迁移的通道,造成了钙钛矿太阳能电池的滞后现象。此外,空气中的水氧通过缺陷态位置进入钙钛矿层,促进钙钛矿的分解,不利于器件的稳定性。为了进一步提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性,对钙钛矿的缺陷态进行钝化是非常有效的方法。本论文围绕着通过表面修饰实现钙钛矿太阳能电池的缺陷钝化开展研究,发展了几种提升器件的效率和稳定性的新策略,主要开展了以下三个方面的工作:(1)在正式结构钙钛矿太阳能电池中,Ti02为最常用的电子传输材料。但Ti02表面存在大量电子缺陷态,并且电子迁移率低。以其作为钙钛矿薄膜的生长基底,其表面性质对钙钛矿薄膜的结晶,形貌,内部缺陷态会产生重要影响,最终影响器件的性能。基于此,我们采用亲水性的小分子有机盐对甲苯磺酸四乙基铵(简称为TEATS)修饰Ti02,发现TEATS不仅可以改善Ti02界面,还可以作为界面连接层促进钙钛矿的结晶生长,使得器件的光电转换效率从参比的19.14%提高到20.69%。我们通过一系列的表征研究了 TEATS修饰对Ti02的能带结构以及对钙钛矿层的影响,发现TEATS修饰有利于TiO2薄膜的缺陷钝化以及Ti02功函的降低。此外,TEATS修饰有助于改善钙钛矿前驱体在TiO2基底上的浸润性,降低基底的表面能,使得钙钛矿薄膜的结晶性增强和晶粒尺寸增大。因此,TEATS修饰可以钝化钙钛矿膜中存在的缺陷态并且抑制界面电荷的复合,进一步提高了器件的环境稳定性。(2)通过溶液法制备的多晶钙钛矿薄膜中存在大量缺陷,缺陷位置主要集中在表面和晶界处,这对器件性能不利。我们将小分子有机盐对甲苯磺酸钠(简称为STS)旋涂在钙钛矿层上对钙钛矿层进行表面修饰,使钙钛矿薄膜得到了有效的表面钝化,并显著提高了钙钛矿器件的效率和稳定性。经过钝化后,基于 Cs0.05MA0.12FA0.83PbI2.55Br0.45(缩写为 CsMAFA)混合阳离子的 PVKSC 器件光电转换效率从18.70%提高到20.05%,同时降低了滞后。通过XPS表征我们发现STS的磺酸根(-SO3-)可以与CsMAFA钙钛矿的Pb2+配位,而STS的Na+阳离子则可以与CsMAFA钙钛矿的卤素阴离子(I-/Br-)发生静电相互作用,从而钝化了钙钛矿表面的悬挂键和空位缺陷,降低了 CsMAFA钙钛矿膜的电子和空穴缺陷态密度。并且,STS修饰造成钙钛矿价带的上移,从而促进了从钙钛矿层到空穴传输层的空穴提取,并抑制了界面电荷的复合。此外,由于钙钛矿膜的缺陷态钝化以及疏水性增加,器件的环境稳定性得到了提高。(3)我们将氯甲胺(MACI)旋涂在钙钛矿表面,并对钙钛矿薄膜进行后退火处理,同时钝化了钙钛矿的表面和体相内的缺陷,使得基于CsMAFA的PVKSC器件光电转换效率从20.18%显著提高到21.61%。通过研究我们发现MACI后退火处理使得CT进入到钙钛矿的晶格中,并在钙钛矿薄膜中形成梯度分布,从而填充钙钛矿薄膜的卤素离子空位,有效地钝化缺陷。同时,MAC1后退火处理可以使钙钛矿中残留的PbI2的峰减弱至消失,钙钛矿逐渐由n型向本征型转变,这增强了器件的内建电场,使电子和空穴的载流子迁移率提高2-3倍,并减少了界面电荷的复合。此外,MACI后退火处理抑制了离子迁移,进一步改善了器件的环境稳定性。