卤化物薄膜太阳能电池具有制备工艺简单和转化效率高等优点,成为当前的研究热点。其中最为成功的是有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSCs）,但是铅的毒性、二价锡的易氧化性和材料的水氧稳定性限制了它的应用前景。因此,迫切的需要寻找无毒无变价的金属卤化物吸光层材料来制备新型的薄膜太阳能电池。铋基卤化物正是满足这样要求的吸光层材料。铋基卤化物包括碘化铋（BiI3）、银铋碘（Ag-Bi-I）、甲胺铋碘（CH3NH3-Bi-I）、铯铋碘（Cs-Bi-I）和双钙钛矿（Cs2AgBiBr6）等。这些材料具有较好的空气稳定性,吸光系数高和带隙合适等优点,使得铋基卤化物薄膜太阳能电池引起了研究者们广泛的兴趣。但是,目前铋基卤化物电池主要存在如下迫切需要解决的问题:第一,有机电荷传输层降低了器件的稳定性。有机电荷传输层无法阻隔空气中的水氧扩散,并且本身稳定性也差,所以选择更稳定的电荷传输层材料成为需要解决的技术难题。第二,材料结晶性高,很难制备高质量的吸光层。尽管借鉴了 PSCs的成膜技术,制备致密连续无孔洞的吸光层薄膜仍然是巨大的挑战,需要寻找新的吸光层的制备方法。第三,器件结构不合理。目前铋基卤化物太阳能电池的结构基本都是借鉴PSCs,但是其导带价带位置和载流子扩散长度和钙钛矿有很大的区别,所以还需要结合实际情况选择更优的电池结构。第四,碱金属离子和同主族的锑元素掺杂对吸光层和电池效率影响的研究还不充分。同主族金属离子和碱金属离子掺杂对铜铟镓硫硒、铜锌锡硫硒和PSCs的性能提升已经取得了成功,但是对于铋基卤化物太阳能电池的研究还很不充分。本论文针对铋基卤化物太阳能电池存在的问题,创新性的从无机电荷传输层制备、吸光层制备、器件结构和碱金属以及同主族锑元素掺杂等角度,对BiI3和Ag2BiI5太阳能电池进行了研究,取得了如下成果:1.开发了丁酸/丁胺盐离子液体溶液法来制备V2O5,MoO3,WO3,NiO,ZnO和SnO2电荷传输层。丁酸和丁胺混合后能够形成粘度高、溶解能力强的离子液体盐,能够直接溶解多种金属氧化物和金属盐,从而形成前驱体溶液。通过简单的旋涂和退火过程就能够制备高质量的金属氧化物薄膜。与传统的溶胶凝胶法相比,该方法具有溶解能力强、成膜质量好、迁移率高和电阻率低等优点。为了验证这些电荷传输层的性能,我们以NiO和SnO2分别为空穴传输层和电子传输层,制备了标准的PSCs,获得了比传统溶胶凝胶法更高的转换效率,证明了我们方法的优越性。2.开发了一种新的两步法制备BiI3薄膜。成功解决了传统的DMF和DMSO溶液法只能够单次旋涂和成膜质量差的难题。利用丁基氨基二硫代甲酸、碘单质和Bi（OH）3来制备前驱体溶液,在glass/ITO/V2O5基底上旋涂后退火制备BiSI预制膜,再经过150℃碘化处理得到高质量的BiI3吸光层。然后磁控溅射ZnO电子传输层,热蒸发Ag电极,制备成全无机的BiI3太阳能电池,获得了1.33%的光电转换效率,是当时全无机BiI3太阳能电池的最高效率。3.开发了乙酸/丁胺溶液法和后碘化法来制备BiI3吸光层,并且研究了锑掺杂对吸光层晶体生长取向和电池性能的影响。利用乙酸/丁胺溶解Bi（OH）3、硫脲和碘单质,旋涂退火得到Bi-S-I的预制膜,再碘化处理得到碘化铋薄膜。在研究锑掺杂的时候,以氯化锑为锑源,掺杂比例为5%,10%,15%和20%,成功地改变了吸光层的取向,（113）晶面的XRD峰随着锑的引入而增强,电池效率也得到提升。当锑的掺杂比例为15%的时候,获得了 1.25%的光电转换效率。与未掺杂的相比,效率提高了 64.5%。4.研究了碱金属掺杂对Ag2BiI5太阳能电池性能的影响。基于文献的报道,我们把（Alkali/（Ag+Bi））的摩尔比例设定为3%,将碱金属离子直接添加到Ag2BiI5的丁基氨基二硫代甲酸前驱体溶液中。我们发现,碱金属离子的掺杂能够显著地增加晶粒的尺寸,提高薄膜的电学性能。但是,吸光层的带隙基本没有变化,证明在本工作中,碱金属离子主要以间隙掺杂的方式掺杂到Ag2BiI5中。碱金属离子主要位于吸光层的表面和晶界处,能够钝化表面和晶界缺陷。并且,我们发现了不同碱金属离子对Ag2BiI5太阳能电池性能的提升能力是不同的,对于电池效率的促进作用顺序为K+＞Rb+＞Na+＞Li+＞Cs+。本论文为制备高质量的铋基卤化物太阳能电池吸光层、高质量的电荷传输层和提升铋基卤化物太阳能电池的效率,提供了一系列新颖的解决方案,并且取得了一些创新性的结果。