【摘 要】
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有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿材料由于具有带隙可调、吸光系数高、载流子扩散长度长等优异特性,成为光电研究领域中的热点材料之一。目前,以钙钛矿材料作为光吸收层的钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells,PSCs）效率已经高达25.5%。作为PSCs的重要组成部分,电子传输层（Electron Transporting Layers,ETLs）是决定器件性能优劣的关键因素。硫化镉
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有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿材料由于具有带隙可调、吸光系数高、载流子扩散长度长等优异特性,成为光电研究领域中的热点材料之一。目前,以钙钛矿材料作为光吸收层的钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells,PSCs）效率已经高达25.5%。作为PSCs的重要组成部分,电子传输层（Electron Transporting Layers,ETLs）是决定器件性能优劣的关键因素。硫化镉（CdS）半导体具有较高的电子迁移率、合适的能带结构、较低的光催化活性以及可低温制备等优点,使其成为PSCs中优异的ETL材料。但是,当前CdS基PSCs性能尚不理想,器件效率亟待进一步提升。为此,本文探索了双ETL设计和界面修饰两种有效策略,旨在改善CdS基ETL/钙钛矿界面电子提取,进而提高PSCs性能。主要研究内容概括如下:（1）研究了TiO2/CdS双ETL设计对PSCs光伏性能的作用效果。实验利用化学浴沉积法（Chemial Bath Deposition,CBD）制备超薄CdS ETL薄膜,通过在FTO导电衬底和CdS层之间引入TiO2薄层以构筑TiO2/CdS双ETL。系统的形貌、光学和电学等性质表征揭示,构筑TiO2/CdS双ETL有如下积极作用:TiO2底层的存在能够解决超薄CdS在FTO衬底表面覆盖不完全的问题,同时使ETL表面更加平整,随后沉积的钙钛矿晶粒增大;TiO2、CdS和CH3NH3Pb I3形成级联能级排列,加速了由钙钛矿层向ETL的电子转移。最终,器件内部ETL/钙钛矿界面的电子提取显著增强、电荷复合得到明显抑制;基于TiO2/CdS双ETL的PSCs获得了15.11%的光电转换效率,远高于纯CdS基的器件效率（7.77%）。（2）研究了PCBM修饰CdS ETL表面对PSCs光伏性能的积极贡献。实验通过富勒烯衍生物PCBM对化学浴沉积的超薄CdS薄膜进行表面修饰。研究结果表明,PCBM修饰明显降低了CdS表面粗糙度,减少了ETL和钙钛矿之间的漏电流;同时,PCBM修饰改善了CdS与钙钛矿层之间的界面接触,有效抑制了界面电荷复合。最终,得益于ETL/CH3NH3Pb I3界面电子提取增强、电荷复合降低,PCBM修饰CdS基PSCs的光电转换效率获得明显提升（15.88%）。
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