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近期,以新一代光敏材料——钙钛矿型无机有机杂化铅卤化物为代表的一系列光电转换材料引起科研工作者们的广泛关注。提高钙钛矿材料以及基于钙钛矿材料的光电器件光伏性能是一个重要的研究课题。多金属氧酸盐(多酸),拥有许多优异的理化性质,最重要的是多酸是一类优秀的电子接收材料,令其能够加速光生电子-空穴的分离,提高光电转换效率。本文将多酸引入至钙钛矿材料以及钙钛矿光伏器件体系中,旨在提高它们的光电性能,具体工作如下:1.我们将多酸引入到钙钛矿材料前驱体溶液中,在室温及常规条件下,利用经典的“一步成膜法”制备成平面型光电导和光检测器件。光电导测试结果表明,多酸/钙钛矿复合物的光电流是单纯钙钛矿的三倍。单色光检测结果表明,由于多酸的引入使得钙钛矿对365 nm单色光的灵敏度由0.646A·W-1提高到1.175 A·W-1,对420 nm单色光的灵敏度由0.224 A·W-1提高到0.621 A·W-1。光电导性能和光检测性的提高表明,在钙钛矿内部光生载流子的分离-复合竞争过程中,多酸的引入促进了载流子的分离并加快其迁移,因而充分地削弱了光生电子-空穴的再结合现象。2.基于全印刷无空穴传输层钙钛矿太阳能电池模型,我们将多酸(PW12)引入到(5-AVA)x(MA)1-xPbI3钙钛矿材料中来提高太阳能电池的光伏性能。经过多酸分子掺杂,钙钛矿电池的平均效率从9.17%提升至11.35%,提高程度为24%。在考察钙钛矿成核生长过程中,我们发现了多酸可以诱导奥斯瓦尔德熟化作用的发生——钙钛矿小晶粒相互融合生长成大尺寸的钙钛矿多晶膜,晶粒尺寸由5μm生长至30μm。生长后的大尺寸晶粒薄膜的缺陷态密度大幅度减小,促进了载流子的传输。正因为这种显著的形貌调控机制,使这类全印刷钙钛矿太阳能电池器件的光电性能显著改善。3.我们制备了以多酸/TiO2为致密层的全印刷无空穴传输层钙钛矿太阳能电池。利用多酸可以捕捉光生电子、抑制载流子复合并促进其迁移的能力有效地提高了电池的光电转换效率,由9.42%提升至10.65%,提高幅度约为13%。另外,通过电化学阻抗分析,我们认为适量的多酸可以有效地促进电子转移,形成电子浅陷阱,而过量的多酸反而会促进电子-空穴的复合,形成电子深陷阱。4.我们利用静电吸附原理巧妙地使呈负电性的多酸和表面呈正电性的氧化亚铜纳米晶复合。光电测试结果表明,与单纯Cu2O相比,PW10Mo2/Cu2O复合物膜电极的光电流响应提高了179%,另外,复合物膜电极的光电转换效率提高了125%。提高的原因是多酸在复合物中起到了电子浅陷阱的作用,抑制光激发的电子-空穴再结合,加速了电子的迁移。