短短几年,钙钛矿太阳能电池取得了前所未有的发展,目前认证的最高效率已经达到了21%。然而,钙钛矿太阳能电池的稳定性问题日益凸显,这严重阻碍了钙钛矿太阳能电池的未来产业化进程。最近,一种采用全丝网印刷技术制备的“FTO/TiO2致密层/介孔TiO2/介孔ZrO2/多孔碳电极”结构的异质结(“n-p”)钙钛矿太阳能电池显示出十分优异的稳定性,但器件的效率相对较低,这归结于电池内部糟糕的电荷传输过程,而在器件中引入空穴选择性接触材料可以大幅改善这种情况。于是,本论文首次在这种电池结构中引入铜铁矿结构p型半导体氧化物来提升器件的性能,研究内容主要分为以下两个部分:(1)这部分主要是优化结构为“FTO/TiO2致密层/介孔TiO2/介孔Al2O3/介孔CuAlO2/多孔碳电极”的钙钛矿太阳能电池的性能,其中铜铁矿CuAlO2材料被用作空穴收集层来抽取钙钛矿的光生空穴。PL光谱和EIS测试证实了CuAlO2材料作为空穴收集层明显提高了电荷的分离和转移,器件整体的J-V特性参数显著提高,并取得了13.9%的高转换效率。另外,受益于CuAlO2材料良好的化学稳定性,器件的稳定性优异。(2)这部分初步探究了结构为“FTO/TiO2致密层/介孔TiO2/介孔Al2O3/介孔CuCrO2/多孔碳电极”的钙钛矿太阳能电池的性能,其中铜铁矿CuCrO2材料也被用作空穴收集层。PL光谱及暂态光电压衰减测试等也证明了CuCrO2的引入同样可以改善器件内部的电荷传输,器件整体的J-V特性参数略微提高,初步实现了12.6%的转换效率。另外,器件稳定性有所下降,具体的原因有待进一步的深入研究。