摘要
为了实现绿色可持续发展，大力发展和利用光伏等清洁能源技术已成为未来的趋势。以钙钛矿太阳能电池为代表的新一代光伏技术具有成本低、轻薄、制造简单等特点，符合未来发展的需求。 钙钛矿材料是带隙可调的直接带隙半导体，具有较低的激子结合能、较长的载流子寿命和扩散长度以及较高的缺陷容忍度等优点。目前器件最高效率已经超过25%。但材料自身的不稳定性以及对水、热、氧、紫外光等环境因素的敏感已经成为限制其进一步发展的首要问题。层状二维（Two-dimensional,2D）钙钛矿因有机间隔阳离子的存在而比三维（Three-dimensional,3D）钙钛矿更加稳定，因而基于2D或2D/3D异质结的器件表现出了更好的稳定性。本论文针对这两种体系中2D钙钛矿量子阱的分布、取向以及表面结构与性质等问题进行了研究，具体内容如下： （1）通过将两种性质不同的有机间隔阳离子，丁二胺离子（BDA2+）和苯乙胺离子（PEA+），以一定比例混合，获得了量子阱集中分布、垂直取向、低缺陷态密度的2D钙钛矿薄膜。基于该薄膜的太阳能电池实现了17.21%的效率（开路电压0.99V，短路电流密度21.64mA cm-2，填充因子为80.19%）。两种不同的有机阳离子的存在使得薄膜和器件具备较好的湿、热稳定性。未封装的器件在40±5%相对湿度的环境空气中存储500h或在60℃的氮气中存储100h后，分别能够保持初始效率的95%或75%以上。 （2）使用具有低熔点和挥发性的对氟苯乙胺醋酸盐（FPEAAc）在3D钙钛矿表面原位形成薄而致密的2D钙钛矿层，有效钝化了表面缺陷，提高了器件的开路电压（1.09V）和填充因子（80.01%），取得了22.22%的高效率。由于FPEA+离子被牢固地锚定在修饰后的表面上，薄膜和器件的稳定性得到显著提高。制备的2D/3D异质结器件在未封装的情况下，保存在室温、相对湿度40-60%下的空气中500h后能够保持了初始效率的87.87%，在85℃、相对湿度20-40%条件下100h后可以保持初始效率的90.85%。
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