社会不断地发展进步带来了能源匮乏和环境污染两大问题,促使了大量科研工作者努力的探索,开发新的、洁净的能源替代传统化石能源。太阳能是储量丰富,环境友好的新能源。当前,硅基太阳电池是目前利用太阳能最有效的方式,但其复杂的制备过程,昂贵的制作成本和伴随而来的环境污染催生了研究人员对低成本,环境友好新型薄膜太阳电池探索的兴趣。自2009年以来,钙钛矿太阳电池(Perovskite solar cells,PSCs)以其高转换效率、简易的制作过程、较低的制备成本、可大面积制作等优点受到了大量科研工作者的推崇。TiO2由于其合适的导带位置,宽禁带,较强的电子传输能力,优良的透光性,低廉的制作成本成为了目前最为常用的电子传输层。然而,当前TiO2电子传输层还存在下面这些问题,影响着钙钛矿太阳电池的转换效率:(1)较低的电导率;(2)较高的薄膜缺陷态密度,易导致发生载流子复合;(3)TiO2与钙钛矿层的能级不匹配影响着电池的载流子提取效率和开路电压。本论文针对TiO2电子传输层存在影响钙钛矿太阳电池性能的以上问题,采用界面修饰的方法,提高电池的转换效率,其主要研究内容和结果如下:1.γ-巯丙基三甲氧基硅烷(γ-MPTS)修饰介孔TiO2电子传输层。γ-MPTS通过脱水缩合化学吸附在介孔TiO2电子传输层,由于γ-MPTS含有一定长度的烷基链,相当于在MAPbI3和介孔TiO2之间形成一层薄薄的绝缘层,引起隧穿效应,因此减少了界面电子和空穴复合。而γ-MPTS终端的巯基(-SH)与钙钛矿层中的I-形成氢键,有利于减少钙钛矿层表面缺陷态密度,改善钙钛矿薄膜质量。当用10mM浓度的γ-MPTS溶液修饰介孔TiO2薄膜时,效率从14.36%提高到16.50%。2.稀土元素Ce掺杂介孔TiO2电子传输层。产生两个作用,一是Ce元素掺杂介孔TiO2,使导带底上移,进而使钙钛矿层(MAPbI3)与TiO2能级更匹配,提高电子的注入效率和减少了电子和空穴复合,同时提高了电池的开路电压。二是Ce元素引起TiO2晶格畸变,改变其结晶过程,进而改善了 TiO2形貌,有利于电子在介孔TiO2传输,当Ce3+离子浓度为2%时,电池获得了 17.75%能量转换效率。3.DNA修饰介孔TiO2电子传输层。一方面,通过DNA修饰介孔TiO2,减少了介孔TiO2缺陷态密度,改善了电子的有效注入效率;另一方面,由于DNA改变了介孔TiO2的结晶过程,优化了 TiO2形貌,有利于电荷传输。并且介孔TiO2无需退火,减少了电池制备工序:当DNA浓度为0.2 mg/mL时,电池获得了 17.59%效率。