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金属卤化物钙钛矿作为一种新型有机/无机杂化半导体材料,凭借吸收系数高、载流子扩散长度长、发光效率高、成本低廉等一系列优势,在钙钛矿太阳能电池(PSC)、钙钛矿发光二极管(PeLED)等方面都受到了广泛的关注。研究者们尝试很多方法来提高钙钛矿光电器件的性能,其中对于钙钛矿薄膜本身的优化显得尤为重要。为此,研究者们做了许多工作,例如改善器件结构、优化制备工艺、界面工程、溶剂工程、元素掺杂、添加剂工程等。添加剂工程由于方法相对简便,受到大家的青睐。本论文从添加剂工程出发,对钙钛矿层进行形貌调控和优化,并将其应用于PSC和PeLED,提高钙钛矿光电器件的性能,可以分为以下三个部分:(1)通过在反溶剂中添加铁酸铋(BFO)纳米结构来提高PSC性能。分别将薄片状和立方状的BFO纳米结构分散在反溶剂甲苯中,在旋涂MAPbI3钙钛矿前驱液的过程中用甲苯对表面进行冲洗。实验结果表明,分散在反溶剂甲苯中的BFO充当了诱导钙钛矿晶体成核的载体,对钙钛矿的结晶具有积极作用。用分散有BFO的甲苯冲洗后,钙钛矿薄膜的形貌更加优异、晶粒尺寸增大、晶界减少且粗糙度减小。这有利于载流子的输运和收集,从而提高钙钛矿太阳能电池器件的短路电流和光电转换效率。其中,含有立方状BFO的甲苯冲洗出的钙钛矿薄膜结晶性最好,器件性能最为优异,与纯甲苯冲洗得到的器件相比,短路电流从18.66mA/cm2提高至20.74 mA/cm2,光电转换效率从13.80%提高至15.81%。(2)通过在MAPbI3钙钛矿前驱液中添加1,8-二碘辛烷(DIO)来提高PSC性能。DIO作为一种常见的添加剂应用于有机太阳能电池中,近几年也有将其应用于钙钛矿太阳能电池的报道。在本文中,DIO被应用在不需要反溶剂的一步法体系当中,此方法制备过程简便、可重复性高。通过探究不同体积含量DIO对PSC性能的影响,最终得出当DIO体积含量占前驱液总体积1%时,可以延迟钙钛矿结晶过程,使得晶粒沿着基片表面方向生长,得到更大尺寸的钙钛矿晶粒,减少晶界,将器件短路电流从18.3 mA/cm2增加到21.33 mA/cm2,光电转换效率从14.18%提高至17.02%。(3)本部分工作首先探索了MABr和PbBr2的配比对MAPbBr3薄膜的影响,通过调节两者比例,对MAPbBr3薄膜进行了优化。然后分别在以NiOx和PEDOT:PSS为空穴传输层的基底上,向最佳比例的MAPbBr3钙钛矿前驱液中添加1%DIO,进一步研究在不同基底上DIO对MAPbBr3薄膜和PeLED的影响。研究结果表明,当MABr和PbBr2比例为2:1时,MAPbBr3晶粒尺寸变小,薄膜致密且无过量MABr析出,此时薄膜发光强度最强。在本体系当中,以PEDOT:PSS作为基底制备出的MAPbBr3薄膜的形貌更为致密,没有明显缺陷,因此更适合作为空穴传输层;然而,添加剂DIO的引入对PeLED性能没有起到积极作用,与参照器件相比,添加DIO后器件亮度略微下降,从5873 cd/m2降至4817 cd/m2。并且由于电流密度的升高,导致器件的电流效率从8.5 cd/A下降到6.7 cd/A。