1. 研究目的与意义（文献综述）

人类社会的不断进步，科学技术的飞速发展，世界日新月异。文明的齿轮不停转动，科技力量带动宇宙，放眼望去巨轮航行海上，高铁飞驰山间，飞机穿梭蓝天，现代化进程势不可挡，然而这一切的进步离不开能源的推动——能动世界。化石能源的利用推动人类文明已逾百年，短短百年消耗的能量超过以往万年总和，能源枯竭的问题日益显露，能源储备皆成为各国国家战略不可缺少的一环。

除了能源枯竭，能源污染亦是难题，故而清洁，廉价，无尽的太阳能等新型能源逐渐受到各国重视，我国就大力支持和发展以硅基太阳能为代表的新能源产业。然而硅基太阳能电池因其生产过程中的高能耗，易污染，成本高能问题遭受质疑之际，以钙钛矿太阳能为代表的新型薄膜太阳能电池以其光电转化效率的不断突破，由2009年的3.8%^[1]提升至2017年22.7%（已经高于多晶硅太阳能电池）而备受关注。其活性层可以通过温和条件制备诸如气相沉积^[2]、涂布法^[3]、混合工艺^[4]等，工艺简单，成本低廉，能耗低，污染少；电池结构简单，仅有导电玻璃基底，电子传输层，钙钛矿光吸收层，空穴传输层，金属电极五个部分组成；还可以制备多节电池^[5]适用于不同环境。

钙钛矿太阳能电池在过去的几年中掀起了全球范围内的研究热潮，各国研究人员竞相致力于该太阳能电池的产业化推进。但是由于其独特的有机无机杂化结构，该电池活性层的结晶成膜条件较为苛刻，制备获得大面积钙钛矿薄膜较为困难，当前各研究小组所获效率认证的电池有效面积多小于1平方厘米。该活性层制备依据步骤可分为一步法及两步法。以甲胺铅碘（mapbi₃）型钙钛矿为例进行说明：典型的一步法将甲胺及碘化铅一起混溶于n，n-二甲基甲酰胺（dmf）中，将溶液涂敷于基底上，旋涂成膜，退火结晶；而常见的两步法则是将碘化铅溶解于dmf，甲胺溶解于异丙醇（ipa）中，预先将碘化铅在基底上旋涂成膜，退火冷却至室温后再次将甲胺溶液涂覆在碘化铅薄膜上反应旋干，进而得到mapbi₃钙钛矿光吸收层。其中一步法工艺简单，但需要利用反溶剂^[6]或气体^[7]在匀胶过程中辅助结晶，其中反溶剂辅助结晶方法中用到氯苯，邻二氯苯，甲苯等苯的衍生物，这类反溶剂常常具有低的饱和蒸汽压，在匀胶过程中迅速将dmf抽离，加速结晶成膜，而这一方法不仅带来剧毒物质污染，也使得制备大面积器件的制备受到限制；而两步法使得结晶可控同时却难以精确控制成分，而且亦难以得到大面积无缺陷薄膜。当前该类电池除有效面积难放大之外，由于其中有机组分的存在，该活性层的稳定性较差，对空气中水及氧均较为敏感。研究人员开发出了混合钙钛矿以解决稳定性等方面的缺陷，同时此类电池性能有了较大提升。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：利用化学液相沉积得到sno₂电子传输层，一步溶液法获得混合钙钛矿光吸收层，将空穴传输材料旋涂于光吸收层表面制备得到空穴传输层，最后蒸镀一层金电极，完成器件制备

材料表征：利用太阳光模拟器对电池光电转化性能测试，环境箱老化测试，表征器件性能；。通过xrd、fe-sem等表征手段对钙钛矿形貌结构及元素组成进行分析，并采用iv、eqe、uv-vis、cv等进行光电性能测试。

2.2研究目标

1．研究不同种类反溶剂对钙钛矿的成膜质量影响；

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：按照实验方案制备钙钛矿太阳能电池器件，优化工艺参数提高各层成膜质量等，获得高效率稳定的太阳能电池。

第8－11周：采用iv、eqe、xrd、fe-sem、 cv 、uv-vis等测试技术对电池薄膜的显微结构、光电性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] kojima a，teshima k，shirai y，et al.organometal halide perovskites as visible-light sensitizersfor photovoltaic cells[j]. journal of the american chemical society，2009，131（17）：6050-6051.

[2] liu m，johnston m b，snaith h j.efficient planar heterojunction perovskite solar cells byvapour deposition[j]. nature，2013，501（7467）：395-398.

[3] burschka j，pellet n，moon s j，et al.sequential deposition as aroute to high-performance perovskite-sensitized solar cells[j]. nature，2013，499（7458）：316-319.