随着经济的发展,环境污染问题越来越严重。人们一方面倡导大家减少对传统能源比如石油的使用,一方面尝试寻求新的可再生、无污染能源来解决这一问题。在众多可再生能源中,太阳能是取之不尽,用之不竭并且也是最清洁的能源之一。目前,对太阳能的开发主要是将其运用在光伏器件上,利用太阳能光伏技术发电,比如现在常见的太阳能电池板。市面上使用的最多的太阳能电池是硅基太阳能电池,但是面临生产成本过高、效率遭遇瓶颈两大问题。所以,寻求一种生产成本较低,对环境污染较小,可以实现高效率转换的新型太阳能电池成为了当务之急。在硅基太阳能电池之后,以钙钛矿为主的薄膜太阳能电池凭借其优越的性能,超高的转换效率迅速引起了国内外的广泛兴趣。自2009年日本科学家Miyasaka等将有机无机杂化的钙钛矿材料应用在太阳能电池上开始,直到2019年。短短十年不到的时间里,钙钛矿太阳能电池发展地非常迅速,效率从最初的3.8%提高到23%以上,前景一片大好。从结构上来看,传统的钙钛矿太阳能电池是由导电玻璃(FTO/ITO),电子传输层(ETL),钙钛矿吸光层,空穴传输层(HTL),金属电极(Au/Ag)组成。其中,电子传输层又称为电子收集层,在传输电子,阻挡电子空穴复合方面发挥着重要的作用。比较常见的电子传输层是氧化钛(TiO2),由于它较强的稳定性、和钙钛矿导带价带位置相合适,经常被应用于钙钛矿电池中。但是TiO2内部和表面存在缺陷态,并且导电性不是特别强,致使电池的性能衰减。另外一种比较常见的电子传输层为氧化锌(ZnO),它的导电性强于氧化钛,并且导带价带位置也很合适。问题在于ZnO和钙钛矿直接接触时会加速钙钛矿的分解,器件的稳定性较差。因此,寻求其它合适的N型半导体材料,或者通过修饰现有的电子传输层材料,改善材料性质,优化ETL层质量,提升电池稳定性和效率已成为当下比较热门的课题。本论文利用能级能带相对位置对氧化钛进行了一些修饰以及尝试通过将氧化锌和氧化钛结合,使制备出的材料同时具备两者的优点。氧化钛(TiO2)具有金红石和锐钛矿这两种相,于是我们就利用这两种相之间能级能带位置的差异,构建氧化钛同质结,研究其对电池性能的影响。接着我们又构建氧化锌-氧化钛的异质结电子传输层,研究异质结对电池性能的影响,并探讨对器件稳定性影响。综上所述,本论文主要包括以下几个部分:第一部分,概括性的介绍钙钛矿太阳能电池的研究背景、发展历程、组成部分和工作原理,并简单阐述了本论文的研究工作和意义。第二部分,通过ALD和TiCl4水浴法分别生长出两种相的氧化钛,结合紫外光电子能谱(UPS)和光吸收谱确定两者的导带价带位置,构建空间位置不同的两种同质结。研究发现,器件性能相比于单层氧化钛有很明显的提升。进一步的表征发现界面处电子拽取、迁移速度增强。第三部分,为了解决ZnO作为电子传输层的稳定性问题,将ZnO和TiO2混合,构筑ZnO-TiO2异质结电子传输层。通过系列的测试表征,发现ZnO-TiO2异质结电子传输层的太阳能电池器件相比于单层结构的性能有了很大提升。此外,器件稳定性有很大增强。为以后相关方面的研究提供一条全新有效的思路。第四部分,对全文进行总结并且展望未来钙钛矿太阳能电池发展。