【摘 要】
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截至2020年,有机-无机杂化钙钛矿太阳电池（PSCs）的光伏转换效率（PCE）已经达到了25.5%。然而在PSCs迈向商业化应用的道路上,仍然存在很多问题亟待解决,如稳定性优化、大面积制备、组件结构设计等等。因此,本论文将在电子传输层（ETL）优化、大面积PSCs性能分析和组件结构设计上进行研究,主要的研究内容和研究结果如下:（1）基于低温旋涂法制备高性能ETL。首先,我们通过旋涂水胶体分散液的
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截至2020年,有机-无机杂化钙钛矿太阳电池（PSCs）的光伏转换效率（PCE）已经达到了25.5%。然而在PSCs迈向商业化应用的道路上,仍然存在很多问题亟待解决,如稳定性优化、大面积制备、组件结构设计等等。因此,本论文将在电子传输层（ETL）优化、大面积PSCs性能分析和组件结构设计上进行研究,主要的研究内容和研究结果如下:（1）基于低温旋涂法制备高性能ETL。首先,我们通过旋涂水胶体分散液的方法沉积SnO2,调控旋涂速度以制备不同形貌的ETL。最终,基于5000 r/s制备的器件取得了20.67%的PCE。其次,我们掺杂不同浓度的KCl以钝化SnO2/钙钛矿界面,最终在3 mg/ml的掺杂浓度下,器件取得了22.63%的PCE。通过表面形貌分析,我们发现随着旋涂速度与掺杂浓度变高,SnO2薄膜会覆盖得更加均匀。再次,我们对比了基于Ti O2与SnO2器件的光、湿度稳定性,发现经掺杂的SnO2器件的稳定性远远超过了Ti O2。最后,我们制备了活性面积为1×1 cm~2的大面积PSCs,并取得了17.83%的PCE,通过电致发光表征了各功能层的均匀性。（2）研究组件结构对钙钛矿串联组件性能的影响。首先,我们在4×4 cm~2的FTO上分别设计3节和4节子电池串联的钙钛矿组件,最终器件在12.027 cm~2和11.628 cm~2的有效面积上分别取得了16.54%和19.44%的PCE。其次,我们在6.5×6.5 cm~2的FTO上制备7节子电池串联的钙钛矿组件,最终在28.56 cm~2的有效面积上取得了17.76%的PCE。通过对比发现,随着子电池面积增大或者数量增多,组件的串联电阻也会明显增大,影响器件的功率输出。（3）制备并优化基于新型结构的钙钛矿并联组件。我们在6×6cm~2的FTO上设计了横向2节子电池串联,纵向6节子电池并联的钙钛矿组件。首先,在13.5 cm~2的活性面积上取得了18.43%的PCE,通过进一步优化组件结构,最终在21.06 cm~2的活性面积上取得了18.82%的PCE,并将几何填充因子（GFF）从60%提升至79%。
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