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太阳能是自然界中一种重要的可再生能源,它能有效地满足现代社会日益发展的能源需求。与传统化石能源相比,太阳能具有丰富、清洁和经济等优点。为了充分利用太阳能,开发新型太阳能光电转换技术显得尤为重要,其中全固态光伏电池就是一个典型的代表。近年来,有机-无机杂化钙钛矿材料凭借其独特的优点被广泛用于太阳能电池的光活性层,相应电池的最高认证光电转换效率已超过25%,可与传统商业化的硅太阳能电池相媲美。钙钛矿太阳能电池效率的迅速增长得益于大量的科学研究,主要包括调控钙钛矿组分比例、开发新的制备技术和太阳能电池结构以及发展新型空穴/电子传输材料等。本论文针对钙钛矿太阳能电池空穴传输层和钙钛矿层开展了详细研究,主要涉及新型高性能空穴传输材料的开发和钙钛矿层缺陷态的钝化。空穴传输材料的性能对钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性起着重要作用。亲水的掺杂剂Li-TFSI通常被用于空穴传输材料,以提高其空穴迁移率和相应电池的效率。但是Li-TFSI极易吸潮的特性会导致钙钛矿太阳能电池稳定性的极具下降,限制了商业化发展与应用。因此,开发本征空穴迁移率高的非掺杂空穴传输材料已成为制备高效、稳定钙钛矿太阳能电池的重要手段。本章报道了一种基于四硫富瓦烯(TTF)的新型非掺空穴传输材料,研究了空穴传输材料的光物理、电化学等性质。研究发现,基于非掺杂TTF为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池获得了15.66%的光电转换效率,是目前所报道的基于TTF为空穴传输材料的最高值。同时,基于TTF为空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池在未封装的环境条件下储存45天后,效率较初始值仅下降16%,表明电池具有优异的环境稳定性。上述实验结果表明基于TTF的非掺杂空穴传输材料具有潜力构筑高效、稳定钙钛矿太阳能电池。钙钛矿薄膜的质量对钙钛矿太阳能电池的综合性能起着关键作用。但由于多晶钙钛矿薄膜晶粒边界问题复杂、表面和体缺陷多,从而导致钙钛矿太阳能电池性能的快速退化。用烷基卤化物对制备的钙钛矿薄膜进行表面修饰是提高钙钛矿薄膜结晶性和减少缺陷态的有效方法。本章利用碘化丁基铵(BAI)钝化掺杂铯的三阳离子钙钛矿薄膜的表面缺陷。实验结果表明,经BAI处理后的钙钛矿太阳能电池性能得以提升,获得了20.20%的光电转换效率;同时,经BAI修饰后的钙钛矿太阳能电池(HI=0.037)较参比电池(HI=0.060)具有更低的J-V迟滞;修饰后的电池在环境条件下储存80天后效率仅下降17%。本章通过晶体结构、形貌、光学和电化学等性质研究并结合密度泛函理论计算充分阐明了BAI修饰钙钛矿层以提高相应电池性能的缘由。