【摘 要】
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有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSCs）具有制备工艺简单、生产成本低、可柔性制备等诸多优点,成为下一代最具应用前景的光伏器件之一。自2009年起,钙钛矿太阳能电池发展迅速,其能量转换效率己经从最初的3.8%提升到25.7%。但目前仍存在很多技术难题,比如基于溶液法制备的钙钛矿薄膜会产生缺陷,将诱导光生载流子进行非辐射复合,造成开路电压损失,加速钙钛矿薄膜在光照、湿度等条件下的降解。因此,减少晶体
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有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSCs）具有制备工艺简单、生产成本低、可柔性制备等诸多优点,成为下一代最具应用前景的光伏器件之一。自2009年起,钙钛矿太阳能电池发展迅速,其能量转换效率己经从最初的3.8%提升到25.7%。但目前仍存在很多技术难题,比如基于溶液法制备的钙钛矿薄膜会产生缺陷,将诱导光生载流子进行非辐射复合,造成开路电压损失,加速钙钛矿薄膜在光照、湿度等条件下的降解。因此,减少晶体结构中的缺陷、抑制钙钛矿晶体内部和晶界的非辐射复合是提高钙钛矿太阳能电池能量转换效率和稳定性的关键所在。引入添加剂是调节钙钛矿薄膜形貌和钝化缺陷的有效途径之一。本文主要内容包括以下几个方面:（1）以邻苯甲酰磺酰亚胺为底物通过格氏反应制备乙基苯并磺内酰胺（BSA）,并引入钙钛矿太阳能电池中。（2）进行了钙钛矿薄膜制备方式以及添加剂浓度的筛选,确定了最优的制备条件及添加方式,筛选的最佳添加剂浓度为0.4 mg/ml。（3）通过核磁共振（NMR）、傅立叶变换红外（FTIR）和X射线光电子（XPS）等测试以及密度泛函理论（DFT）计算探究了钙钛矿内部相互作用机理,证实了BSA和钙钛矿之间存在氢键和配位相互作用,其氧原子可以通过配位作用与未配位的铅离子结合,同时与有机组分FA+和MA+中的N-H通过氢键作用力结合,从而钝化由铅离子和有机阳离子引起的缺陷。（4）利用扫描电镜（SEM）及X射线衍射（XRD）对钙钛矿薄膜进行了研究,发现了引入BSA之后改善了钙钛矿膜的质量、提高了钙钛矿晶粒的尺寸。（5）探索了经BSA处理过的钙钛矿薄膜的光吸收能力、载流子动力学、缺陷密度等方面,发现加入添加剂后其载流子寿命显著增长,有效的抑制了陷阱辅助的非辐射复合,缺陷密度减少,增强了钙钛矿薄膜的电荷运输和光伏性能。（6）通过对器件进行稳定性能测试,发现加入BSA后光稳定性、热稳定性以及空气稳定性都明显的提升,有效的提高了离子迁移的势垒,大大抑制了离子迁移现象。（7）通过对添加剂BSA拓展性的探究,发现其不仅可以提高(FA0.95Cs0.05Pb I3)0.975（MAPb Br3）0.025器件的光伏性能及稳定性,而且可提高FA0.9Cs0.07MA0.03Pb(I0.92Br0.08)3体系的效率,表明添加剂BSA对其他体系也有一定的适用性。本文以乙基苯并磺内酰胺为添加剂引入到钙钛矿中,显著提高了钙钛矿太阳能电池的能量转换效率和稳定性。掺杂后器件的能量转换效率由21.46%提高到23.85%,并且在最大功率点（MPP）跟踪下具有更好的操作稳定性、更优的存储稳定性以及热稳定性。本文所采用的化学策略有助于进一步探索钝化机理,以改善钙钛矿光伏性能,为实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池提供了重要的参考价值。
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