1。1。3太阳能电池的工作原理

   太阳能电池的结构如图1。3所示。

图1。3  a）典型的钙钛矿太阳能电池的基本结构 b）无空穴传输材料钙钛矿太阳能电池

太阳能电池的工作原理主要是利用光电效应。当太阳光照射到电池表面时，光子能量透过透明的导电玻璃，进入到钙钛矿层，其主要成分为CH3NH3PbI3。钙钛矿层的材料接收来自光子的能量，产生光生载流子（电子和空穴），其中，电子和空穴的扩散长度分别估计为130nm和100nm。电子通过电子传输层到达阳极，然后会经过外电路到达阴极。与此同时，空穴通过空穴传输层到达阴极，与电子进行复合，从而完成一个回路。

1。2 钙钛矿太阳能电池的制备方法

    太阳能电池的制备方法主要分为3种，一种是一步沉积法，另一种是两步顺序沉积法。这两种方法的不同体现在制备钙钛矿层上，还有一种方法是制备没有空穴传输层（HTM）的钙钛矿电池，因为钙钛矿材料本身就有传输空穴的能力。在此，我简单的介绍一下这几种方法。

1。2。1 一步法制备太阳能电池的步骤及其特点

所谓的一步法，是将CH3NH3I和PbI2按照一定的配比混合在极性溶剂中，比如DMF、GBL或者DMSO中，然后将混合液搅拌10至15小时直到溶液混合均匀。然后将其沉积到基体上，通过加热的方法使溶剂挥发，最后得到均匀分布的钙钛矿层薄膜。然后再旋涂空穴传输层（HTM），旋涂后加热退火。然后再进行电极的制备，一般是使用蒸镀的方法在镀一层Au。这样，一个太阳能电池就完整的制备了出来。具体制备过程如图1。4所示。From+优`尔^文W网wWw.YouErw.com 加QQ75201^8766

图1。4  一步法制备太阳能电池的过程

一步法制备电池的过程简单，被广泛的应用于制备钙钛矿电池中。但是，一步法制备钙钛矿材料中也存在很多问题。比如，在沉积薄膜的过程中，主要是通过加热的方法，此过程中溶剂的挥发速率过快，导致溶液的浓度迅速增大，这很容易导致生成的CH3NH3PbI3晶体的大小不均匀，这就会造成钙钛矿层存在较多的针孔，使得基底不能被完全覆盖，会产生较大的漏电流[32]，大大降低电池的性能。但是，我们可以通过改变前驱体的比例，进而对钙钛矿层的形貌进行一定的控制，使得钙钛矿层的均匀性和覆盖性能更好[33]。而且，钙钛矿层的厚度对电池性能也有重要影响，当钙钛矿层材料过于薄时，会使得对太阳光的吸收不够充分，光生载流子的数量会大大降低，从而导致电池性能的下降[34]。为了提高电池的效率，可以适当的增加钙钛矿层的厚度。

1。2。2两步顺序法制备太阳能电池的步骤及其特点

两步顺序法是指先将PbI2旋涂到涂有TiO2多孔层的基片上，通过控制旋涂的速度和溶液的浓度使得PbI2进入到多孔层的内部，然后在120℃下加热15分钟左右，除去薄膜中多余的溶剂，并且经过退火可以使得薄膜能更加均匀与致密。然后再将退火后的基片浸入到溶有CH3NH3I的异丙醇溶液中，通过原位生成CH3NH3PbI3钙钛矿材料[35-37]。这种方法生成的钙钛矿层与PbI2层的形貌有很大的关系，当PbI2层粗糙时，反应进行的越迅速。将PbI2层在CH3NH3I的异丙醇溶液中浸渍一段时间后，然后在100℃左右进行退火处理，在高温的作用下，CH3NH3I更能渗入到PbI2层中去，进而得到连续的、无针孔的钙钛矿薄膜。具体制作过程如图1。5所示。后面的HTM层的电极的制备与一步法相同。

图1。5 两步顺序法制备电池的过程

两步顺序法相比于一步法，优点在于使用这种方法制备出来的薄膜的形貌更好，而且覆盖率很高，钙钛矿晶体的大小比较均匀且致密，而且钙钛矿层表面比较光滑。上海交大韩礼元教授将PbI2溶解在DMSO中，通过两步顺序法制备出来的钙钛矿层材料晶粒大小、分布均匀，而且电池的重复性较高，电池的效率高达13。5%[38]。有人使用两步法，制备出来的钙钛矿/富勒烯平面异质结构的电池的转化效率高达16。31%[39]。