1. 研究目的与意义（文献综述）

随着世界人口的快速增长，人类生活水平的显著提高，能源消耗量与日剧增，化石燃料等不可再生能源即将不能满足人类需求，寻找和利用清洁的可持续能源已经受到全世界的关注^[1-3]。而太阳能正是一种清洁的可持续能源，太阳能电池的研发因此逐渐成为各科研机构的重点课题。目前较为普遍的商用太阳能电池是单晶硅太阳能电池，但是其造价较为昂贵的缺点也抑制了其发展^[4]。钙钛矿太阳能电池由于其低成本，高效率等特点，近几年得到飞速发展。在短短几年时间内，钙钛矿太阳能电池效率由3.8%（2009年）迅速增长到22.1%（2017年）^[5-7]。在效率稳步提高的同时，研发和制备大面积的钙钛矿太阳能电池可以推进其商业化，但是受困于制备工艺，大面积的钙钛矿太阳能电池效率并不高。因此，使用简单可重复的方法制备出大面积，优良的电子传输层是目前需要解决的关键问题之一。目前，氧化锡电子传输层具有性能优异的特点，但是在低温下制备大面积薄膜的的工艺不够完善，制备出来的大面积薄膜稳定性也不够理想^[8-9]。本研究拟采用磁控溅射的方法在低温下制备钙钛矿太阳能的电子传输层。

磁控溅射是物理气相沉积（PVD）的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多种材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。磁控溅射通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率，实现了高速、低温、低损伤^[10-13]。磁控溅射的优点很好的满足了我们对于制备大面积钙钛矿太阳能电池电子传输层的要求，因此可以被用于制备氧化锡薄膜。

相关研究表明，电子传输层的厚度会影响到钙钛矿太阳能电池的效率。分析认为，一方面厚度会对光的透过率有影响，另一方面可能会影响到薄膜的电导率^[14-15]。因此氧化锡薄膜厚度是需要探讨的参数之一。另一个参数则是氧化锡薄膜中的锡氧比，不同的比值会使得其半导体特性发生改变^[16]。本研究将通过IV,CV和SEM等多种测试方法去表征不同厚度和锡氧比的电子传输层的各种特性，并制备出器件，探究氧化锡电子传输层的各项参数对于钙钛矿太阳能电池效率的影响从而选择出最优的制备工艺参数。

2. 研究的基本内容与方案

• 基本内容

材料制备：以fto玻璃作为基底，利用磁控溅射法制备氧化锡电子传输层，旋涂法制备钙钛矿层和spiro-meotad空穴传输层，真空蒸镀法制备au电极，制备成器件。

材料表征：通过探针台测量电导率和方阻测试仪测量方阻，sem,xrd,xps等表征手段对氧化锡薄膜形貌结构以及元素构成进行分析。并采用循环伏安法（cv）测试氧化锡薄膜的能带位置，iv测试器件的电化学性能（并串连电阻，voc，jsc和填充因子等）。

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。

第4－9周：按照实验方案制备磁控溅射氧化锡薄膜，制备相应钙钛矿电池。

第10－13周：制备电池及采用iv、xrd、fe-sem、xps/tg-dsc、cv等测试技术对电池材料的物相、显微结构、光电性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]杨宇,梁精龙,李慧,李杰,郑天新,王斌.钙钛矿太阳能电池研究新进展[j].铸造技术,2017,38(09):2063-2066.

[2]丁雄傑,倪露,马圣博,马英壮,肖立新,陈志坚. 钙钛矿太阳能电池中电子传输材料的研究进展[j]. 物理学报,2015,64(03):105-115.

[3]白宇冰,王秋莹,吕瑞涛,朱宏伟,康飞宇. 钙钛矿太阳能电池研究进展[j]. 科学通报,2016,61(z1):489-500.