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一、实验进展
在传统的不可再生资源日渐枯竭却对能源需求不断增长的今天，扩大太阳能等可再生能源的有效利用成为共识。而太阳能的光电利用是最近这些年发展最快、最具活力的研究领域。太阳能电池的研制和开发日益得到重视。据此，本课题组开始进行实验，想要研究出更加高效低成本的太阳能电池，最终与实验室的老师确定课题为基于12-冠醚-4界面修饰钙钛矿太阳能电池光电性能进行研究。
在确定课题之后，本课题组开始进入实验室学习相关的操作技能。在实验室老师和学长学姐的帮助下，学会了实验室各种仪器的使用方法、了解并掌握了太阳能电池的制备过程。现已制备出了多种浓度的 12-冠醚-4界面修饰溶液，并将其用于处理钙钛矿薄膜，从而来达到提高太阳能电池的光电性能的目的。
由于接触了更多有关钙钛矿太阳能电池的知识，最终我们团队经过讨论以及与导师沟通后，决定采用浓度分别为0 mg/mL；0.5 mg/mL；0.7 mg/mL；0.9 mg/mL 12-冠醚-4界面修饰溶液处理钙钛矿薄膜，并对不同浓度所引起的器件差异进行性能检测，其中包括SEM测试，疏水性表征 ，稳态荧光PL表征，测定光电流密度-光电压等等。从而得出经由12-冠醚-4界面修饰溶液处理后钙钛矿薄膜比未经处理的性能更优异，而且在这些不同浓度的溶液之中，0.7 mg/mL的12-冠醚-4界面修饰溶液处理的效果最好，有利于提高PSCs器件的光电性能。
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实验进展表
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2019.11.11-2019.12.05
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确定课题并寻找导师，进入实验室学习相关技能并收集相关的文献资料，在老师指导下制定和完善实验方案及合成路线
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2019.12.06-2019.12.23
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分配小组各成员任务，明白、了解制作钙钛矿太阳能电池器件的流程
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2019.12.25-2019.12.26
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在手套箱内以异丙醇为溶剂分别配制浓度为0 mg/mL、0.5 mg/mL、0.7mg/mL、0.9mg/mL的12-冠醚-4溶液，放置搅拌台充分搅拌至无色透明溶液，备用
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2019.12.27-2019.12.28
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在手套箱内制备钙钛矿薄膜，得到样品1、2、3、4
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2019.12.31-2020.01.02
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用先前制备好不同浓度的溶液修饰钙钛矿薄膜并进行SEM表征和钙钛矿薄膜表面疏水性表征
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2020.01.10-2020.06
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因为疫情在家搜集、整理有关钙钛矿太阳能电池的文献资料，补充相关的背景与专业知识
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2020.06.16
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立项成功
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2020.06.17-2020.09
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整理实验思路，进一步查找文献掌握相关知识
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2020.09.07-2020.09.09
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清洗FTO玻璃，依次用去离子水、丙酮、酒精清洗15分钟
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2020.09.12
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配制出浓度为0 mg/mL；0.5 mg/mL；0.7
mg/mL；0.9 mg/mL 12-冠醚-4界面修饰溶液
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2020.09.13
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TiO2量子点及钙钛矿前驱体溶液的制备
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2020.09.14-2020.09.15
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在FTO玻璃上先旋涂TiO2，在师兄的帮助下，在手套箱内旋涂。随后旋涂钙钛矿吸光层。然后用移液枪移取之前配制好的修饰溶液，在钙钛矿层上进行旋涂，退火7分钟，得到样品5、6、7、8
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2020.09.17
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于手套箱内对四个样品旋涂空穴传输层
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2020.09.19
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对样品5、6、7、8进行镀金
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2020.09.22
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对样品5、6、7、8进行截面FESEM表征
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2020.10.18 -2020.10.23
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第一阶段实验总结
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2020.10.25
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配制出浓度为0 mg/mL；0.5 mg/mL；0.7
mg/mL；0.9 mg/mL 12-冠醚-4界面修饰溶液
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2020.10.26
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清洗FTO玻璃，依次用去离子水、丙酮、酒精清洗15分钟
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2020.10.28
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制备TiO2量子点及钙钛矿前驱体溶液
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2020.10.29
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在FTO玻璃旋涂 TiO2量子点，之后在手套箱内旋涂钙钛矿层，用移液枪移取不同浓度12-冠醚-4溶液，得到样品9、10、11、12
样品9：在钙钛矿层上旋涂0 mg/mL 12-冠醚-4溶液，之后旋涂空穴传输层
样品10：在钙钛矿层上旋涂0.5 mg/mL 12-冠醚-4溶液，之后旋涂空穴传输层
样品11：在钙钛矿层上旋涂0.7 mg/mL 12-冠醚-4溶液，之后旋涂空穴传输层
样品12：在钙钛矿层上旋涂0.9 mg/mL 12-冠醚-4溶液，之后旋涂空穴传输层
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2020.10.30-2020.11.1
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对样品9、10、11、12进行镀金
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2020.11.6-2020.11.8
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对样品9、10、11、12进行UV-vis、PL、TRPL表征
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2020.11.10-2020.11.12
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对样品9、10、11、12进行J-V表征、正扫、反扫J-V表征
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2020.11.13-2021.3.15
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第二阶段实验总结
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二、实验表征
1、钙钛矿薄膜表面形貌表征
图 1 (a)~(d) 浓度为0 mg/mL；0.5 mg/mL；0.7 mg/mL；0.9
mg/mL 12-冠醚-4界面修饰溶液处理后钙钛矿薄膜的平面FESEM图
从图中可以看出，随着12-冠醚-4界面修饰层溶液浓度增大，钙钛矿晶粒的粒径也随之增大，且针孔消失，利于载流子的分离、传输。同时，当12-冠醚-4界面修饰层溶液浓度为0.7 mg/mL时钙钛矿薄膜晶粒明显变大，粒径均匀且晶粒排列致密，缺陷明显减少，利于提高PSCs器件的光电性能。
2、钙钛矿薄膜表面疏水性表征
图 2 (a)~(d)不同浓度 12-冠醚-4 界面修饰层溶液处理后钙钛矿薄膜的接触角表
征图
从图中可以看出，未引入界面修饰层处理的钙钛矿薄膜的接触角为54.86°，随着12-冠醚-4浓度提升，钙钛矿薄膜的表面接触角分别增大至72.30°、73.59°、72.63°，表明引入界面层处理后钙钛矿薄膜的表面疏水性能得到有效提高。
3、PSCs 器件结构表征图
图 3 (a) 空白组 PSCs 器件的截面 FESEM 结构图 (b) 引入 12-冠醚-4 界面修饰层处理 PSCs 器件的截面 FESEM 结构图
通过上图对比可以看出实验组的钙钛矿薄膜吸光层的厚度相较于空白组有明显的增大，并且空白组、实验组器件结构构成一致，各功能层结合致密，界限分明，可以推断引入界面修饰层不会在器件结构层面对电池的光电性能带来负面影响。
4、光学、电化学性能表征
  
图 4 (a) 不同浓度 12-冠醚-4 界面修饰层溶液处理后钙钛矿薄膜的 UV-vis 曲线； (b) 不同浓度 12-冠醚-4 界面修饰层溶液处理后钙钛矿薄膜的稳态光致发光 PL 光谱；(c) 不同浓度 12-冠醚-4 界面修饰层溶液处理后钙钛矿薄膜的 TRPL 光谱
从图4 (a) 可以看出当浓度为0.7 mg/mL时钙钛矿薄膜表现出最强的光吸收特性。从图4 (b) 可以看出未经界面修饰的空白组的稳态PL强度最低，随着界面修饰溶液中12-冠醚-4浓度增大，稳态荧光PL强度也随之提高，说明通过适当浓度12-冠醚-4界面修饰可以改善钙钛矿薄膜内的缺陷态密度。从图4 (c) 可以看出当12-冠醚-4浓度为0.7 mg/mL时载流子平均寿命最大，钙钛矿薄膜的质量得到显著提升。
5、PSCs器件光电性能表征
图 5 不同浓度 12-冠醚-4 界面修饰的 PSCs 器件 J-V 曲线
从图 5 中的详细的器件光电性能参数可以看出，当12-冠醚-4浓度为0.7 mg/mL时电池光电性能达到最优，获得了20.44%的光电转化效率，对应的Voc为1.15 V、Jsc为22.98
mA·cm–2、 FF为77.13%。
三、实验存在问题
1、实验表征中还没有进一步证实Li离子被12-冠醚-4界面修饰层捕获。
2、要对实验的重复性和操作性进一步检测说明。
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