伴随着经济社会的快速发展,人类对于可再生能源的需求越来越大。传统能源因其不可再生性而逐日枯竭,这促使人们对于新兴能源的关注和需求程度越来越高。有机-无机杂化卤化钙钛矿太阳能电池因为其具有良好的材料吸收色域、较低的载流子复合率、良好的原料丰度、较高的载流子迁移率等优势,在第三代新型太阳能电池中大放异彩,受到国内外广泛的关注。经过长期探索研究,钙钛矿太阳能电池最高光电转化效率已经达到令人惊叹的25.2%,这使其向商业化应用迈进了一大步。钙钛矿太阳能电池常规器件结构主要有介孔结构、正式平面异质结结构、反式(倒置)平面异质结结构,其中反式平面异质结结构因为其可以全溶液制备,制备过程相对简洁,因而受到研究人员广泛应用。本文立足于现有的反式钙钛矿太阳能电池器件结构,通过合成一系列材料并应用于钙钛矿太阳能电池器件中,解决目前常见的各功能层能级带隙匹配、钙钛矿晶胞质量等问题,同时着力降低钙钛矿太阳能电池的制备成本,提高制备可重复性,主要工作包括以下两个方面:(1)基于能级带隙匹配和空穴传输层载流子迁移率问题,有选择地合成并替换反式钙钛矿太阳能电池器件中空穴传输层材料,以提高器件整体性能。具体内容包括:空穴传输层材料的选择与合成,具体为Ni O_x与Cu O_x的合成与其分散液的制备,通过Ni O_x对于PEDOT:PSS的替换和添加Cu O_x作为界面层的两步工作,将器件效率从12.64%(PEDOT:PSS)逐步提高到16.58%(Ni O_x),最终达到最高效率19.91%(Ni O_x/Cu O_x)。与此同时,我们对使用Cu O_x作为界面层的器件进行了深入的研究,认为Cu O_x作为界面层与Ni O_x形成偶极子层,为载流子运输提供了更强的电动力,界面层的加入也消除了空穴传输层与钙钛矿层的能级差异,因而提高了钙钛矿太阳能器件整体性能。(2)非辐射复合是钙钛矿太阳能电池性能提升的一大障碍,是开路电压损失的原因之一。晶界钝化是减少非辐射复合的有效方法之一,能有效减少晶胞表面缺陷,改善钙钛矿薄膜质量。基于现有的钙钛矿活性层制备工艺,为了制备更高质量的钙钛矿薄膜,获得更优质的钙钛矿晶胞,尝试通过在钙钛矿前驱液中使用添加剂来改善其结晶过程。具体通过实验室条件下使用常见原料(丙酮、氢氧化钠)合成碳量子点,并将其作为添加剂应用于反式钙钛矿太阳能电池中,实现了器件效率从15.67%到18.24%的提升,并在空气中48 h后仍保持初始效率的73.4%。与此同时,我们对碳量子点添加剂在钙钛矿活性层质量改善过程中的作用机理进行了详细的研究。