钙钛矿太阳能电池有着带隙可调、低激子结合能、高载流子迁移率、高光电转化效率等优点。目前,钙钛矿型太阳能电池的光电转换效率已经超过23%,使其成为一种新兴的太阳能电池技术。尽管钙钛矿型太阳能电池有望最终与市场上现有的硅基太阳能电池竞争,但它们的长期稳定性已成为一个主要瓶颈。而且目前高效率的钙钛矿太阳能电池是铅基钙钛矿太阳能电池,但是铅基钙钛矿太阳电池中的铅元素会对环境造成污染,铅的生物毒性依然是其商业使用上的一大障碍。实验室制备钙钛矿太阳能电池以旋涂法为主,而旋涂法不适合制备大面的钙钛矿薄膜,所以钙钛矿太阳能电池的商用之路还很漫长。旋涂法分为一步旋涂法和两步旋涂法,而旋涂法的工艺细节各个实验室都不尽一样,因此我们对旋涂法的工艺展开了调研和探索,包括钙钛矿组分、前驱液溶剂、反溶剂、退火温度等,最终确认了一套完整的工艺流程。在此工艺基础上,我们展开了对钙钛矿太阳能电池空穴传输层的研究,对比了常见的三种空穴传输层材料,研究发现,不同的空穴传输层对器件性能有很大的影响,疏水空穴传输层的器件稳定性和效率都优于亲水的空穴传输层。在本文中我们就对目前钙钛矿太阳能电池的两个痛点问题进行研究,第一个是毒性问题,我们尝试使用锡取代部分铅的方式制备了低毒性的半铅锡钙钛矿太阳能电池。然而,锡掺杂的钙钛矿薄膜制备难度更大,容易形成多孔。为了得到高质量铅锡钙钛矿薄膜,我们进行了溶剂调控优化,最终制备了高质量铅锡钙钛矿薄膜。为了进步一钝化薄膜中的缺陷,我们使用利用过量SnF2作为Sn2+源,减少了薄膜中Sn4+缺陷。在这基础上我们进一步钝化了铅锡钙钛矿太阳能电池晶界和界面处的缺陷,提高了效率。铅锡钙钛矿太阳能电池的带隙比铅基钙钛矿电池更窄,为了充分发挥它的窄带隙宽吸光范围的优点,我们利用介质纳米球阵列辅助进一步增强了光吸收量,提高了器件的电流密度和效率,最终制备了电流密度超过26 mA/cm2、效率超过15%的铅锡钙钛矿太阳能电池。第二个是钙钛矿太阳能电池稳定差的问题。而热稳定性是太阳能电池最重要的参数之一。最常见的钙钛矿太阳能电池材料是CH3NH3PbI3(MAPbI3),由于它具有较低的缺陷形成能,容易产生缺陷,并且常温下相不够稳定,会从立方相转变为四方相,因此它的稳定性较差。研究发现用HC(NH)NH2(FA)代替MA可以有效的提高其相稳定性,文中对FA基钙钛矿形貌展开了研究,发现对Br元素掺杂可以有效提高钙钛矿形貌,从而改善器件的热稳定性。