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富勒烯作为平面钙钛矿电池的传统电子传输层材料,具有与钙钛矿较为匹配的LUMO能级,可在钙钛矿表面通过低温溶液法制备薄膜,可通过静电作用削弱钙钛矿离子迁移,可通过填充钝化钙钛矿薄膜缺陷等优秀特性。然而,富勒烯材料易聚集,能级难调控,吸收范围窄,吸收效率低等缺陷,限制了以该类材料作为电子传输层的钙钛矿电池性能。非富勒烯材料因为其能级可调程度较高,可拓展至近红外区的光吸收,以及结晶性可调整等优势,被广泛地用作有机太阳能电池的电子受体材料。此外,将非富勒烯-富勒烯双受体与有机电子给体共混的三元结构,使得有机太阳能电池的光伏性能获得了极大地提升。因此,本次工作向以传统富勒烯PC61BM作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池中引入了非富勒烯材料Y6,并观察了器件光伏性能变化,分析了该材料的作用机理。首先,通过向电子传输层中掺杂Y6,制备了混合电子传输层钙钛矿太阳能电池,器件性能获得了可观的提升。其中,JSC由22.3mA/cm2提升至23.4 mA/cm2;FF由57.0%提升至61.5%;最终,使得器件的PCE由13.3%提升至15.0%。性能获得提升的原因是:Y6相对于PC61BM更低的LUMO能级,使得光生激子在钙钛矿与Y6形成的界面处发生解离时会产生能量更低的电荷转移态,以促进激子的解离。而Y6与PC61BM的共混会在钙钛矿的表面形成大量这样的激子高速解离通道,从而提升电子的提取能力。此外,Y6与PC61BM的共混可以形成两相分离且互穿的网络状电子传输层结构,该结构可以有效地提升自由电子的传输速率。其次,采用Y6的氯苯溶液作为反溶剂处理钙钛矿薄膜,制备了基于Y6反溶剂的钙钛矿太阳能电池。实验结果表明,器件的JSC由23.4 mA/cm2提升至23.9mA/cm2,FF由61.5%提升至64.8%,最终导致器件的PCE由15.0%提升至16.1%。性能提升的原因除过在钙钛矿表面引入了更多的激子解离通道外,通过反溶剂引入Y6可以有效的与钙钛矿中的PbI3-和I-发生配位作用,遏制钙钛矿薄膜内部的离子迁移。Y6还可以填充钙钛矿表面的晶界等二维扩展缺陷,从而减少钙钛矿能带结构中的深陷阱能级,扼制载流子的非辐射复合,同时降低载流子迁移过程中被缺陷散射的几率,提升了载流子迁移率。综上所述,通过向钙钛矿电池引入非富勒烯材料,确实可以有效低提升器件的光伏性能。这为制备高性能钙钛矿太阳能电池提供了新的思路。