自2009年Tsutomu Miyasaka首次制备出钙钛矿太阳电池以来,有机金属卤化物钙钛矿太阳电池的结构不断地被优化。从最初的敏化结构,到介孔结构、柱状结构,再到当前的平面结构,钙钛矿太阳电池的制备工艺变得越来越简单,可重复性也越来越强,光电转换效率从最初的3.81%迅速提升到现在的25.2%。有机金属卤化物钙钛矿太阳电池光电转换效率的提升源于多个方面,包括钙钛矿组分的优化、电荷传输材料的优化、界面工程的利用以及工艺方法的改进。本论文所进行的实验研究中,钙钛矿太阳电池的结构均为正向结构,钙钛矿材料、空穴传输材料以及电极材料也完全相同。器件之间唯一的区别是电子传输材料。主要研究内容是复合电子传输层结构对钙钛矿太阳电池性能的影响,以及电子传输层中二氧化钛的制备方法对太阳电池性能的影响。我们希望通过组合不同的电子传输材料作为电子传输层,以提高钙钛矿太阳电池的光电转换效率。另外,我们希望通过优化二氧化钛的制备方法,在不影响钙钛矿太阳电池光电转换效率的情况下降低工艺温度。研究过程为:1)首先制备一批传统平面结构的钙钛矿太阳电池,其电子传输层为单层材料,包括二氧化钛和二氧化锡。然后测试太阳电池的光伏性能。2)首先将上一步的钙钛矿太阳电池作为参考器件。然后在单层电子传输层的上方加入一层富勒烯衍生物PCBM,组合成双层的复合电子传输层,并将制成的太阳电池作为对比器件。最后测试太阳电池的光伏性能并将参考器件和对比器件进行比较。3)首先将上一步的对比器件作为参考器件。然后将三种电子传输材料组合在一起作为三层的复合电子传输层,并将制成的太阳电池作为对比器件。最后测试太阳电池的光伏性能并将参考器件和对比器件进行比较。4)首先将上一步的对比器件作为参考器件。然后改进二氧化钛的制备工艺(ALD),并将制备成的太阳电池作为对比器件。最后测试太阳电池的光伏性能并将参考器件和对比器件进行比较。