太阳能来自于太阳辐射,相对于人类文明来说是无穷无尽的,是无任何环境污染的能源,是帮助人类缓解能源问题的有效途径之一。太阳能电池是太阳能利用的主要方法。钙钛矿太阳能电池是近些年关注度较高的太阳能电池。钙钛矿太阳能电池之所以能够迅速崛起是因为染料敏化太阳能电池研究成果的铺垫。染料敏化太阳能电池采用光敏染料,器件制备成本不低但最终得到的转换效率却不令人满意,而钙钛矿材料的光学性能不逊于光敏染料,而且成本更低、制造方法简单。钙钛矿太阳能电池中的电子传输层常采用宽带隙材料,而ZnO的带隙较宽,达到3.37 e V。在钙钛矿太阳能电池的制备过程中采用ZnO作为电子传输层会使太阳能电池具有较大的空间电势,空间电势的提高更有利于驱动电子-空穴对转移到电池两端。ZnO还拥有比室温热离化能（25 me V）大得多的激子束缚能（60 me V）,所以室温下激子可以稳定存在。高度垂直有序的ZnO纳米线阵列可以增加光子的散射,从而增加太阳能电池对光的吸收,同时也可以大大减少电荷在电子传输层中的传输路径,有利于电子-空穴对的传输和分离。本论文以一维ZnO纳米线阵列为研究对象并将其作为电子传输层应用在钙钛矿太阳能电池中,主要研究内容如下:（1）采用微波辅助水热法合成ZnO纳米线阵列,研究了ZnO纳米线阵列不同条件退火对其结构和缺陷的影响。用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射和光致发光谱等测试手段分别对制备的样品进行形貌、结构和光学特性的表征。结果表明,ZnO纳米线阵列垂直于氟掺杂的二氧化锡导电基底生长,在经过不同退火时间后样品的形貌基本没有变化。X射线衍射确定了在400℃退火2 h的样品结晶性最好。光致发光图谱则说明随着退火时间的增加,近带边缘发射强度增大,但是与缺陷相关的发射强度随着退火时间的增加而降低。（2）在通过制备得到的ZnO纳米线阵列的基础上,研究在不同条件下（ZnO纳米线种子层溶液旋涂次数、ZnO纳米线生长时间、Ga离子掺杂的浓度以及ZnO纳米线在烧杯中生长位置）制备的ZnO纳米线阵列作为电子传输层应用于钙钛矿太阳能电池。X射线衍射的测试结果表明制得的ZnO纳米线为六方纤锌矿结构。扫描电子显微镜结果表明ZnO纳米线的长度随生长时间线性增加。电流密度-电压特性曲线表明了不同条件下制备出的钙钛矿太阳能电池的性能,其结果为:ZnO种子层溶液旋涂五次,放置在烧杯底部生长掺杂7%Ga离子（即Ga（NO₃）₃·x H₂O与Zn（CH₃COO）₂·2H₂O的摩尔比为1:13.29）的ZnO纳米线10 min,可以制备得到转换效率为3.61%,开路电压为0.655 V,短路电流密度为11.64 m A/cm²,填充因子为47.34%的钙钛矿太阳能电池。（3）通过气相沉积法在ZnO纳米线阵列上沉积一层聚四氟乙烯。通过样品与水滴的接触角测试,发现具有聚四氟乙烯低表面能涂层的ZnO纳米线阵列具有很高的接触角和极低水滚动角。经聚四氟乙烯修饰后的ZnO纳米线阵列极大程度上满足了超疏水的高表面粗糙度和低表面能条件,形成的超疏水ZnO纳米线阵列的接触角从5°变为160°。ZnO纳米线上沉积的聚四氟乙烯起到了钝化ZnO纳米线表面的作用,可以减弱ZnO/CH₃NH₃Pb I₃界面发生的质子转移反应,降低钙钛矿薄膜的分解,有效的提高了太阳能电池的稳定性。