文 献 综 述 1.1钙钛矿太阳能电池简介 钙钛矿太阳能电池是一类以有机无机杂化钙钛矿材料为吸光层的新型太能能电池，具有制备工艺相对简单、光电转换率高等优点，因此，自2009年钙钛矿型材料CH3NH3PbI3，CH3NH3PbBr3被用作敏化剂加入到染料敏化太阳能电池中并实现了约4%的光伏效率之后，世界各地研究者便争相对其开展了相当广泛的研究，目前小尺寸钙钛矿太阳能电池的光伏效率已经突破了20%。

虽然钙钛矿太阳能电池具有很高的光伏效率，但是它最大的问题便是它的稳定性，由于材料在空气和水汽中不易稳定存在，加之其它分子层的不稳定性，导致有机无机杂化钙钛矿太阳能电池在工作一段时间后电池效率便会大幅下滑，因此目前科学家最主要关注的是还是如何从材料选择层面和器件制备层面提高其稳定性。

钙钛矿太阳能电池一般是由掺杂氟的SnO2（FTO）导电玻璃、电子传输层（如 TiO2、富勒烯衍生物等）、钙钛矿吸收层（如CH3NH3PbI3）、空穴传输层（Spiro-OMeTAD）以及金属电极等部分组成，以FTO/TiO2/CH3NH3PbI3/TiO2/CH3NH3PbI3/Spiro-OMeTAD/Au结构为例，其工作原理如图1-1所示,当钙钛矿层吸收太阳光被激发后，产生一对自由电子和空穴；被激发到钙钛矿导带的自由电子扩散到钙钛矿/TiO2界面处，并注入到TiO2的导带中；自由电子在TiO2层中传输并到达FTO电极，然后流经外电路到达Au电极。

在自由电子被激发到钙钛矿导带的同时，空穴也在钙钛矿价带产生并扩散到钙钛矿/空穴传输层界面，然后注入到Spiro-OMeTAD的价带中；空穴在空穴传输层中传输并到达Au电极，在此处与自由电子结合，完成一个回路。

1.2钙钛矿太阳能电池空穴传输体系 由于杂化钙钛矿材料本身就具有较强的电荷传输能力，因此在没有空穴传输层的条件下也能获得较高的光伏效率，但是我们为了进一步提高，所以我们引入空穴传输层来阻挡电子传输、增强空穴传输并防止钙钛矿活性层与电极之间的直接接触而引起淬灭。

目前我们普遍使用的空穴传输材料为Spiro-OMeTAD，Jeon等人通过对其甲氧基的位点进行调整，获得了效率高达16.7%的效率，然而这些三苯胺类空穴传输材料由于共轭部分并不共平面且空间扭曲，通过旋涂方法也不能形成有序的堆叠，因此本身电荷传输性质很弱，必须通过添加剂来使其空穴传输性提升。

而由此引发的另一个问题便是这些添加剂（如Li-TFSI，tBP）大多为亲水性离子，很容易吸潮，不仅使器件成本增加，更会使与空穴传输层相连的对水汽敏感的钙钛矿层受到破坏，使得器件稳定性大大下降。

本身的Spiro-OMeTAD衍生物虽然性能优异，但是也有合成复杂，提纯困难，价格昂贵的缺点，并不适合大规模产业化制备。

因此，我们需要尽量研究出一些并不需要添加剂就能取得较好效率的空穴传输材料。

为了适应新需要，我们制备空穴传输材料的要求具体要求有以下几点：第一，材料的能级和物理性质要和杂化钙钛矿相匹配，以提升电池的效率；第二，具有较高的空穴迁移率；第三，具有较高的疏水性和热稳定性；第四，可以采用溶液法制备，且成形能力好，以适应大规模工业化生产的是实际需要。