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钙钛矿太阳能电池(PVSCs)作为近年来最火热的第三代太阳能电池器件,其具有高能量转换效率(PCE)、可溶液法制备等优点。钙钛矿太阳能电池突出的表现主要来自于钙钛矿吸光层的优异光电性质,主要包括其可调的组分和带隙、高载流子迁移率、载流子扩散距离长、高消光系数。短短十年的发展,钙钛矿太阳能电池已经迈入高能量转换效率的太阳能电池行列,但要实现其商业化应用必须在提高器件能量转换效率的同时提升其稳定性。SnO2作为钙钛矿太阳能电池中常用的电子传输层,其具有高透光性、高电导率等优良的光电性质;此外SnO2可以低温溶液法制备,它被认为是柔性钙钛矿太阳能电池器件的理想电子传输层材料。但低温溶液法制备SnO2电子传输层也存在一些问题,主要包括其表面存在大量的氧空位会造成电荷复合以及表面不平整产生漏电流。铋系化合物(Bi2O2S,Bi2O2Se,Bi2OS2等)由于其超高的载流子迁移率、合适的带隙等优点被认为在光电、热电、光催化等领域有巨大的应用潜力。本论文主要合成几种铋系化合物并将其用来调控SnO2电子传输层以及钙钛矿吸光层,从而提高钙钛矿太阳能电池的能量转换效率以及稳定性,具体内容如下:(1)合成纯的Bi2O2S材料,并成功的将其用来修饰SnO2电子传输层。修饰后的SnO2电子传输层呈现减少的氧空位,这将有助于减少氧空位相关的缺陷复合,实现更好的电荷传输。修饰后的SnO2电子传输层的形貌有改善,表面能降低,这将有助于上层钙钛矿的结晶生长。修饰后的MAPb I3钙钛矿太阳能电池器件的能量转换效率从14.61%提升至17.13%,稳定性也有提升。且该方法也适用于(Cs FAMA)Pb(IBr)3基钙钛矿太阳能电池,修饰后的钙钛矿太阳能电池器件的能量转换效率从18.10%提升至20.14%。(2)合成纯的Bi2O2Se材料,将其作为电子传输层应用在钙钛矿太阳能电池中,该器件的能量转换效率(9.12%)相比于没有电子传输层器件的能量转换效率(4.32%)提升了110%。我们进一步提出SnO2/Bi2O2Se双层电子传输层结构,并对其进行测试表征。光电性质,表面形貌的测试表明其具有较好的透光性、较高的电导率、以及平整的表面形貌。在SnO2/Bi2O2Se双层电子传输层上沉积的钙钛矿薄膜呈现更大的晶粒、更好的结晶性。我们进一步制备钙钛矿太阳能电池器件并进行表征测试,基于SnO2/Bi2O2Se双层电子传输层的器件获得了19.06%的平均能量转换效率,相比于单独SnO2电子传输层的器件效率(16.29%)提升了17%。此外基于SnO2/Bi2O2Se双层电子传输层器件的稳定性也有极大的提升。(3)合成Bi2OS2材料并通过机械方法剥离为二维纳米片结构,研究了将不同浓度的Bi2OS2掺杂对钙钛矿吸光层的影响,并将其应用到钙钛矿太阳能电池器件中。掺杂的Bi2OS2可以与钙钛矿薄膜中的未结合的Pb2+形成Pb-S键,而未结合的铅离子主要位于钙钛矿薄膜的晶界处,它会由于其全空的6p轨道极易捕获电子,是主要的深能级缺陷。因此Pb-S键的形成可有效的降低非辐射复合。掺杂的Bi2OS2作为异相形核位点,可以降低形核势垒,辅助形成大晶粒的钙钛矿薄膜。然而过量掺杂的Bi2OS2会产生过多的形核位点,使得钙钛矿核子不能拥有大的成长空间而不能成为大晶粒。适量浓度Bi2OS2掺杂的钙钛矿太阳能电池的能量转换效率和稳定性都有提升。相比于无掺杂的钙钛矿太阳能电池,0.02mg/m LBi2OS2掺杂的钙钛矿太阳能电池器件的钙钛矿结晶性好、晶粒尺寸大、缺陷被钝化,最终钙钛矿太阳能电池器件的能量转换效率由16.02%提升至17.75%。