摘要
钙钛矿太阳能电池制备简单、成本低廉且发展潜力大，近十年来效率从2009年的3.8％快速增长到如今的25.5％，具有巨大的商业潜力，也受到了全世界研究人员的广泛关注。钙钛矿太阳能电池的光电性能和稳定性是当前研究热点。本文通过钙钛矿活性层的界面工程和氧化镍空穴传输层的改性两方面来制备具有高效率和高稳定性的正置结构、倒置结构平面钙钛矿太阳能电池。 (1)先前的研究结果表明，采用烷烃基阳离子和芳族基铵阳离子的碘化物对钙钛矿电池缺陷进行钝化，可以抑制非辐射载流子复合，改善钙钛矿薄膜的光电性能。然而碘化苯乙基铵热退火后会形成2D钙钛矿层PEA2PbI4，这将降低器件的热稳定性。为了解决这个问题，我们利用苯基甲脒碘(Phenylformamidiniumiodide，PFAI)这种新型二维材料作为钙钛矿表面“补丁”，以减少电荷复合，改善钙钛矿薄膜质量。研究结果表明PFAI可以同时提高器件的光电性能和热稳定性。通过进一步优化PFAI的修饰浓度，我们获得了最高效率为21.38％的正置平面结构钙钛矿太阳能电池。 柔性钙钛矿太阳能电池具有广泛的应用前景，由于其重量轻、机械耐用性高、与不同曲面的兼容性高以及制造成本低，柔性钙钛矿器件的性能也受到广泛关注。研究表明通过PFAI钝化后的柔性钙钛矿太阳能电池最佳效率达到了19.89％，在85℃加热条件下1000小时后可以保持其初始效率的70.4％。 (2)先前的研究表明，在倒置结构钙钛矿器件中，氧化镍作为空穴传输材料性能稳定且成本低廉，但是低温合成的氧化镍具有电导率低、缺陷密度大等问题，这些问题限制了钙钛矿太阳能电池效率的提高。为了提高器件的性能，我们对氧化镍层进行了铕掺杂、铜掺杂、钴掺杂等一系列掺杂改性。结果发现，当铕在氧化镍中掺杂浓度为0.5mol％时，氧化镍薄膜形貌改善，缺陷密度降低，界面复合减少，导电性增强，器件最佳效率为20.58％。
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