钙钛矿太阳能电池作为一种新型太阳能电池,具有成本低、制备方法简单、带隙可调节等优点而成为关注的焦点。其中为代表的是CH3NH3Pb I3有机无机杂化钙钛矿太阳能电池,经过十年来的不断提升和改进,其光电转换效率已经可以与传统的晶硅太阳能电池相媲美。虽然有机无机杂化钙钛矿太阳能电池效率提升很快,但其热稳定性差的问题制约了进一步商业化的应用和发展。有机无机杂化钙钛矿热稳定性差的根本原因是其组分中的有机阳离子在高温下易分解,采用无机阳离子Cs+替代CH3NH3+的全无机钙钛矿CsPbX3很好的解决了热稳定性问题,因此,越来越多人开始研究热稳定性良好的全无机钙钛矿CsPbX3。虽然全无机钙钛矿解决了经典钙钛矿的热稳定性问题,但仍然具有与经典钙钛矿相同的铅毒性问题,制约了大范围的商业化发展。另外,无机钙钛矿较差的薄膜结晶质量是其效率目前较低的主要原因。因此,本文从以下两个内容入手,着重解决全无机钙钛矿的铅毒性问题和薄膜及器件性能优化的问题:1、采用无毒、稳定、储量丰富的Zn元素替代Cs Pb I2Br中的Pb,成功减少了10%甚至更高的铅含量,降低了Cs Pb I2Br无机钙钛矿的铅毒性。通过SEM等表征方式,我们发现,10%Zn替代Pb后,在钙钛矿退火结晶的过程中起到了延缓结晶的作用,获得了大晶粒、少晶界、取向良好的优质钙钛矿薄膜,优化了钙钛矿的薄膜形貌,减少了薄膜的缺陷态,减少了器件的能量损失Eloss,有利于提高器件的开路电压Voc。此外,通过UPS测试结合DFT理论计算,我们发现10%Zn引入后,轻微地减小了Cs Pb I2Br钙钛矿的带隙,从原来的1.91 e V减小至1.88 e V,带隙的减小拓宽了钙钛矿的光谱吸收范围,增大了短路电流。最终,器件的效率提升至13.6%。在这项工作中,我们开创性的采用除Sn（Ⅱ）以外的Zn元素大比例替代Pb进行减铅研究,并且发现了Zn在调控晶体生长和优化薄膜形貌上有巨大作用。这一工作为无机钙钛矿的减铅研究以及薄膜形貌优化研究提供了思路和方法。2、在CsPbIBr2无机钙钛矿中,由于CsPbIBr2钙钛矿晶体生长速率很快,导致最终的多晶薄膜呈现多针孔、覆盖率差的状态,因此采用无机添加剂CoCl2作为形貌控制剂,替代相同摩尔比的Pb Br2,CoCl2独特的理化特性有效地抑制了无机钙钛矿晶体的快速生长,调控晶体的生长速率,在CoCl2替代5%Pb Br2的情况下,最终获得了均匀致密无针孔、100%全覆盖的Cs I（Pb Br2）0.95（CoCl2）0.05钙钛矿薄膜。能量损失Eloss的有效减少使得开路电压提升至最高1.3 V,器件效率提升至10.43%。这项研究内容开创性的采用了无机添加剂调节钙钛矿的晶体生长速率,为调控无机钙钛矿的晶体生长过程的研究提供了思路。