随着化石能源的日益减少和环境污染的日益加剧,新能源特别是太阳能得到了快速的发展,在第三代新型太阳能电池中以钙钛矿为主的太阳能电池成为了人们研究的热点。由于钙钛矿材料具有激子束缚能小、载流子迁移率大、扩散距离长、光吸收范围宽、带隙可调、材料贮存丰富、生产成本低等优点,自2009年以来,钙钛矿太阳能电池的效率从3.81%上升到24.2%,其效率几乎可以和商业化的单晶硅太阳能电池相媲美。人们普遍认为钙钛矿太阳能电池最有希望成为下一代商业化太阳能电池,但是在商业化之前,还有一些问题亟待解决,特别是钙钛矿太阳电池的稳定性。在本论文中,我们通过电子传输层自组装和原位钝化形成良好的薄膜形貌以及优良的界面,进而提高了钙钛矿太阳能电池的效率并改善了其热稳定性和光稳定性。具体研究主要包括以下两个方面:1.钙钛矿型太阳能电池是一种很有前景的光伏器件,其光电转换效率已经超过24%,但热不稳定性是阻碍其商业化的关键因素之一。为了延长钙钛矿型太阳能电池的热稳定性,我们采用低温(＜100 ℃)溶液法,在一种含有亲水性三甘醇侧链的富勒烯衍生物(PTEG-1)中掺杂4-(1,3-二甲基-2,3-二氢-1H-苯并咪唑-2-基)-N,N-二苯基苯胺(n-DMBI),并作为平面钙钛矿太阳能电池的电子传输层。在电子传输层PTEG-1中加入掺杂剂n-DMBI,可形成稳定的自组装层状结构。我们发现电子传输层导电率的增加和功函数的降低有助于提高电荷萃取效率和改善能级匹配。结果表明,基于掺杂电子传输层CH3NH3PbI3型n-i-p钙钛矿太阳能电池我们获得了 18.5%的能量转换效率,并且滞后效应很小,效率优于基于原始PTEG-1(16.2%)或其他富勒烯衍生物的器件。同时,相应的未封装电池显示出长期的热稳定性,器件在温度为60℃、湿度为20%条件下储存1000小时后仍保持其初始效率的85%。我们的工作对于钙钛矿电池商业化的发展具有很好的借鉴意义,为在柔性基板上制备长期热稳定的钙钛矿太阳能电池提供了可能性。2.二氧化钛作为高效率钙钛矿太阳能电池的常用电子传输层,但是当基于二氧化钛的钙钛矿太阳能电池在全光谱太阳光连续照射下,二氧化钛的紫外光催化性能和其本身固有氧空位的存在,容易导致钙钛矿层的降解并在二氧化钛和钙钛矿界面处发生电荷复合,进而影响器件的长期光稳定性。为了解决这些问题,我们研究了多巴胺包覆二氧化钛纳米颗粒作为电子传输层,多巴胺通过原位钝化与二氧化钛形成鳌合效应,并改善了二氧化钛与钙钛矿层之间的界面结合。多巴胺的加入能有效地减少二氧化钛的氧空位并且抑制其深层缺陷态。此外,多巴胺末端的氨基能钝化没有配位的Pb原子并且减少二氧化钛与钙钛矿界面上的Pb-I/Br的反位缺陷。多巴胺作为一种界面交联剂,它不仅能降低电荷积累和电荷复合速率,而且能增加二氧化钛与钙钛矿界面上的电荷萃取效率,基于多巴胺包覆二氧化钛的Cs0.05FA0.81MA0.14PbI2.55Br0.45钙钛矿太阳能电池我们获得了接近21%的效率,并且回滞效应可以忽略。此外,未封装的器件在氮气氛围中光照1200小时后依然保持其原始效率的80%。总的来说,这种以化学水浴法生长的多巴胺包覆二氧化钛为制备高效和光稳定的平面钙钛矿太阳能电池提供了一种商业化的途径。