人类的发展同时也伴随着能源的发展,20世纪60年代,石油开始被广泛使用。日益增长的需求加速了煤和石油等化石燃料的消耗,人类即将面临能源危机。开发出对环境友好,可持续发展的新能源是一件迫在眉睫的事情。太阳能因为取之不尽并且可以释放很大的能量被人类寄予厚望。为了更好地利用太阳能,人们开始研究成本低效率高的太阳能电池。在过去的几十年中单晶硅太阳能电池占据了主流商业市场,但由于材料昂贵,制造过程复杂使得硅电池在市场上的发展受到了限制。近年来,钙钛矿太阳能电池应运而生。杂化有机--无机钙钛矿电池具有成本低,光电转换效率高,生产过程简单等特点。目前大多数是介孔结构,但这种结构具有制备周期长,制备温度高等缺点,不能运用在柔性衬底上,采用平面结构可以很好的解决这一问题。本文制备的钙钛矿电池为平面结构,其结构为FTO/TiO₂/CH₃NH₃PbI₃/Spiro/Au。作为钙钛矿电池的核心部分,电子传输层的质量对整个电池的光电转换效率起着非常重要的作用。目前最常见的电子传输层材料多为金属氧化物如TiO₂和ZnO。由于TiO₂的导带最小能级（CBM）为-4.1 eV,低于钙钛矿层LUMO能级,而且与钙钛矿材料在界面处有很合适的能级匹配,有利于电子收集,较宽带隙能有效阻止空穴的注入,因此更加具有显著优越性。目前大多数电子传输层材料选用锐钛矿型TiO₂。因为锐钛矿型的TiO₂多为纳米颗粒,在退火的过程中颗粒与颗粒之间会有很紧密的连接,因此用其制备的电子传输层薄膜会非常的致密。目前针对TiO₂纳米颗粒制备工艺改良研究广泛开展,这为低温制备钙钛矿电池提供很大的便利。本篇论文将从低温制备钙钛矿电池展开,主要从提高平面结构的TiO₂电子传输层薄膜的致密性,减小其粗糙度等方面入手,提高太阳能电池的光电转换效率。第一章,主要对钙钛矿太阳能电池的发展、原理及制备方法进行了阐述。在第二章中对介孔结构的钙钛矿太阳能电池和平面异质结结构的钙钛矿太阳能电池的性能进行比较。介孔结构的电池由FTO/致密层/介孔层/钙钛矿层/空穴传输层/Au电极组成,致密层TiO₂由双乙酰丙酮钛与正丁醇混合后,经旋涂煅烧成膜。TiO₂介孔层使用浆料旋涂高温煅烧制成,钙钛矿层由MAI和PbI₂溶解在DMF和DMSO中采用一步法旋涂成膜,空穴传输层由Spiro-OMeTAD溶解在氯苯中旋涂退火成膜。平面结构电池由FTO/TiO₂电子传输层/钙钛矿层/空穴传输层/Au电极组成,使用四异丙醇钛作为钛源制备成TiO₂颗粒,之后分散在甲醇与氯仿中形成稳定的分散液。经过旋涂、退火后形成致密的电子传输层薄膜。为了与高温介孔结构的钙钛矿太阳能电池进行对比,平面结构电池的钙钛矿吸光层和空穴传输层采用与介孔结构电池相同的制备方法,通过对两种结构电池的性能比较发现平面结构的电池具有实际基础研究上的可行性。在第三章中,为了得到更加致密均匀的电子传输层薄膜,对平面电子传输层薄膜的制备工艺进行优化。使用TiCl₄作为钛源制备TiO₂颗粒,将其分散在甲醇与氯仿中,经旋涂低温退火成膜。经过对100℃、150℃和200℃三种退火温度下制备的电子传输层组成的电池进行性能对比发现,经150℃低温退火后形成的薄膜更加致密,有利于电池光电转换效率的提高。同时经过电池性能对比发现,在不致密的电子传输层薄膜上高速旋涂第二层TiO₂薄膜会增加其致密性,有利于电池性能的提高。在第四章中,通过对比不同粒径的TiO₂纳米颗粒组成的电子传输层薄膜对电池性能的影响,提高了电池的光电转换效率。使用TiCl₃作为钛源制备TiO₂纳米颗粒,通过在前驱体反应溶液中加入不同浓度的Sn离子改变TiO₂纳米颗粒的析出时间从而改变其粒径大小。将其应用于电池中对比发现颗粒过大会导致电子传输层薄膜变得粗糙,而颗粒过小会导致电子传输层薄膜致密性变差,这均会影响电池的性能。最终获得了以下优化方案:二氧化钛电子传输层薄膜的最佳退火温度为150℃,用其制备的电池的效率可以提高至16.18%;旋涂两层电子传输层薄膜可以有效地减少漏电现象的发生,用其制备的电池效率可以达到17.17%;尺寸在15 nm左右的TiO₂纳米颗粒制备的电子传输层薄膜致密且平滑,用其制备的电池效率达到17.7%。