在过去的十年间钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells)受到了世界各国研究学者的广泛关注,目前钙钛矿太阳能电池的最高认证光电转换效率已经达到了25.5%,这一数值已经超过目前光伏市场上具有较大份额的多晶硅太阳能电池,以及碲化镉(Cd Te,22.1%)和铜铟镓硒(CIGS,22.6%)薄膜太阳能电池,预示着钙钛矿太阳能电池的广阔应用前景。目前获得较高光电转换效率的钙钛矿太阳能电池通常使用掺有锂盐(Li TFSI)和叔丁基吡啶(t BP)的2,2’,7,7’-四-(N,N-二-对-甲氧基苯基-氨基)-9,9’-螺二芴(Spiro-OMe TAD)或聚噻吩乙酸(PTAA)等作为空穴传输材料(Hole Transport Material,HTM)。Li TFSI和t BP的掺杂可以提高Spiro-OMe TAD的电导率从而使电池获得高的光电转换效率,但添加剂的掺入也使得HTM的稳定性大大降低,进而影响电池器件的工作寿命,严重阻碍了钙钛矿太阳能电池的商业化发展。针对添加剂影响HTM和器件稳定性这一问题,本论文研究了无添加剂的Spiro-OMe TAD作为HTM的相关性能,利用五氯乙烷(PC)这一溶剂替换常规的溶剂氯苯(CB),在没有任何添加剂的情况下获得了高导电率的HTM,进而实现高效且稳定的厘米级PSCs的制备。具体研究内容包括:(1)制备了不含添加剂并以五氯乙烷为溶剂的Spiro-OMe TAD空穴传输层(标记为PC-S)并测定其电导率,结果表明PC-S的电导率(1.5×10-4 s/cm)相比纯Spiro-OMe TAD(CB-S)(2.5×10-7 s/cm)提高了三个数量级,通过X射线光电子能谱和核磁共振波谱分析推测电导率的提升很可能来源于五氯乙烷产生的氯自由基氧化了Spiro-OMe TAD。同时以常规HTM层(含有添加剂,溶剂为氯苯的Spiro-OMe TAD,标记为CB-S+A)为参照,测定了不同HTM薄膜的电离势,探究溶剂和添加剂对HTM能级的影响。(2)制备了基于常规CB-S+A和基于无添加剂PC-S为HTM层的钙钛矿太阳能电池,并研究PC-S HTM层在PSCs中的性能。通过优化PC-S中Spiro-OMe TAD浓度,得到当Spiro-OMe TAD浓度为25m M时,电池器件获得16.1%的光电转换效率,与基于常规HTM的器件效率相差不大。利用暗态电流电压测试和暂态光电流/光电压测试深入分析两种电池内部的电荷注入、抽取等过程,结果表明无添加剂PC-S的HTM获得了更高的电荷提取效率、更低的复合反应。(3)系统研究了基于常规CB-S+A和基于无添加剂PC-S为HTM层的钙钛矿太阳能电池在80℃高温下的长期稳定性。将两种未被封装的电池放置在80℃和15%相对湿度的黑暗环境中进行稳定性测试,结果显示500小时后PC-S的器件仍维持超过70%的初始光电转换效率,而常规CB-S+A的器件效率只有初始效率的20%。通过对电池的内部形貌和钙钛矿晶体进行分析,发现老化的CB-S+A的器件出现了针状晶体与空隙,这主要由于高温下t BP大量挥发引起Li TFSI聚集分相,使得HTM层出现空隙,空气中的水、氧进入这些空隙进一步引起钙钛矿晶体的明显降解,从而严重破坏了电池的性能;而PC-S中不含有添加剂,HTM层性能稳定,还保护钙钛矿层不被空气中的水、氧侵袭,因此器件稳定性更高。