1. 研究目的与意义（文献综述）

目前全球面临能源短缺和环境污染日益严重的问题，在此背景下，太阳能等清洁能源的利用得到了全球的广泛关注。以太阳能电池为代表的太阳能应用器件成为了当前的研究热点，拥有十分广阔的应用前景。与传统晶体硅太阳电池相比，钙钛矿薄膜太阳电池具有高开路电压（＞1V）、低温低能耗（＜200℃）、适合于柔性衬底材料等优势，可以兼顾效率和成本。钙钛矿型（perovskite）太阳能电池是继染料敏化之后的又一新型有机/无机薄膜太阳能电池。钙钛矿材料晶格通常呈或八面体形状，分子通式为ABO₃。钙钛矿太阳电池采用有机无机混合结晶材料——有机金属三卤化物CH₃NH₃PbX₃（X=Cl, Br, I）作为光吸收材料，该材料具有合适的能带结构，其禁带宽度为1.55eV，因与太阳光谱匹配而具有良好的光吸收性能，很薄的厚度能够吸收几乎全部的可见光用于光电转换。钙钛矿太阳能电池因其所具有的高载流子迁移率^[1]，在整个可见光谱范围内的高吸光系数^[2]，可采用廉价丰富的原材料进行溶液加工^[3]等一系列优点而受到广泛关注^[4]。但是传统正置结构太阳能电池中，器件效率往往表现出“滞后性”，即器件效率在正反扫过程产生较大的差异值^[5]。

富勒烯衍生具有较高的电导率和迁移率，以及合适的能级匹配，被认为是用于界面修饰的最好材料之一^[6]。2013年，Jeng及其同事报道了使用PC₆₁BM作为电子传输层的倒置平面PSC效率为3.9％，证明了富勒烯衍生物在钙钛矿太阳能电池领域是最有希望的电子传输层之一^[7]。然而，富勒烯衍生物的对称性质在多重引物中受到干扰，阻碍了富勒烯衍生物表现出高电子传输性能。^[8]所以合适的具有高电子传输效率的富勒烯衍生物的发现能够为实现高性能太阳能电池带去一个新的突破。同时特定分子结构的富勒烯衍生物对于二氧化钛与钙钛矿层界面或钙钛矿本体缺陷可以起到钝化修饰作用，改善器件效率的“滞后性”，提升器件性能。为了探讨富勒烯衍生物功能基团对钙钛矿太阳能电池的性能的影响，已经报道有不同分子结构富勒烯衍生物在钙钛矿器件上的应用研究。^[9-16]

本课题旨在通过设计合成不同类型富勒烯衍生物，探索其在光伏器件中的应用。研究特定分子结构富勒烯衍生物对于界面电荷传输，钙钛矿本体缺陷的影响，以获得具有高效率无滞后，同时无“光浸润”现象的钙钛矿太阳能电池。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：设计合成不同类型富勒烯衍生物，制备以富勒烯衍生物作为界面修饰，或钙钛矿本体缺陷钝化材料的钙钛矿型太阳能电池器件；通过连续沉积法或反溶剂法形成钙钛矿活性层；

材料表征：对合成的富勒烯衍生物材料进行结构及电学性能测试，通过xrd、spm、红外等表征手段对其形貌结构及元素构成进行了分析，并采用相关电学测试技术分析其电导率，迁移率等电学性能对其改善钙钛矿太阳能电池的能力进行系统评估。对制造的器件在反向扫描和正向扫描下测试光伏特性以分析器件滞后效应和“光浸润性”的改善，并通过施加一个最大功率点的给定偏压测量稳态光电流输出确定器件效率的稳定性。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备；确定技术方案，并完成开题报告。

第4-8周：制备多种分子结构富勒烯衍生物，使制备出的富勒烯衍生物具有良好电学性能的同时具有较好的溶解性。

第9-15周：将富勒烯衍生物应用于光伏器件中，利用光电效率测试系统、外量子效率测试仪测试器件的光电性能。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] takahashi y,hasegawa h, takahashi y, inabe t hallmobility in tin iodide perovskite ch₃nh₃sni₃:evidence for a doped semiconductor[j]. solid state chem. （2013）205:39

[2] xiao z g, dong q f,bi c, shao y c, yuan y b, huangj s. efficient,high yield perovskite photovoltaic devices grown by interdiffusion ofsolution-processed precursor stacking layers. adv. mater.(2014) 26: 6503

[3] m. m. lee, j.teuscher, t. miyasaka, t. n. murakami andh. j. snaith, efficient hybrid solarcells based on meso-superstructured organometal halide perovskites. science, (2012),338: 643.