钙钛矿太阳能电池作为第三代薄膜太阳能电池,自2009年被首次提出,其光电效率已从3.8%提高到目前的25.7%。为了突破肖克利-奎塞尔的单结太阳能电池的极限效率,目前人们将目光放在了叠层太阳能电池上。由于太阳光谱的能量分布较宽,任何一种半导体材料只能吸收能量比其禁带宽度大的光子,叠层电池就是利用两个子电池禁带宽度不同、在光谱范围内响应不同的特点,最大化吸收更多太阳光,从而提升太阳能电池的转换效率。钙钛矿太阳能电池因其光电性能好、带隙可调、制备工艺多样化等优点,目前已成为叠层太阳能电池顶电池的最佳选择。本文针对叠层电池前期工作,以绒面硅衬底钙钛矿太阳能电池制备工艺为主,做了一系列研究,主要内容有以下四部分:1.为了在绒面硅衬底上制备钙钛矿太阳能电池,首先尝试气相溶液两步法工艺。本文对于两步法工艺做了改进,将Pb I2旋涂工艺改为蒸镀,使得Pb I2薄膜能够均匀沉积在绒面硅衬底上,同时也提高了Pb I2的均匀性与结晶性。随后在MAI/IPA溶液中加入了1%的DMF溶液,极少量的DMF可以在两步法旋涂时提供一个“潮湿”的环境,从而能够使MAI分子更好的扩散进入蒸镀的致密Pb I2薄膜中,促进两步法反应完全。改进后的钙钛矿薄膜形貌大幅提升,最终使钙钛矿太阳能电池效率由10.7%提升至17.4%。将此工艺应用于绒面硅衬底后发现,蒸镀的Pb I2薄膜覆盖较好,旋涂MAI/DMF溶液后无法成膜,退火后钙钛矿薄膜形貌较差,无法保角生长。因此,蒸镀+旋涂两步法无法在绒面硅衬底制备高质量钙钛矿薄膜。2.在蒸镀PbI2的基础上探究化学气相沉积（CVD）法制备钙钛矿薄膜工艺,利用全气相法制备钙钛矿薄膜,从而解决绒面硅衬底使用旋涂法无法保角生长的问题。首先在平面玻璃衬底上利用全气相法成功制备钙钛矿薄膜,并成功将其应用于大面积钙钛矿太阳能电池模组上。利用2×2 cm玻璃衬底制备出了钙钛矿串联模组太阳能电池,效率为7.7%。其次对于绒面硅衬底,先利用碱法刻蚀以及制绒添加剂制备得到不同金字塔尺寸的绒面硅,在绒面硅衬底上通过全气相法工艺,首先蒸镀PbI2薄膜,随后利用CVD法制备得到钙钛矿薄膜。通过在不同金字塔尺寸的绒面硅衬底上重复实验,发现全气相法在金字塔高度为2-8μm的绒面硅衬底制备钙钛矿薄膜均能够保角生长,此工艺对沉积表面绒度限制较小,普适性较高。但是,由于实验设备的局限性,只能制备单组分MAPb I3钙钛矿,这与晶硅太阳能电池带隙不匹配,不适合作为晶体硅/钙钛矿叠层电池的顶电池;同时,正式结构中载流子传输层均需要使用溶液旋涂法制备,在绒面硅衬底上难以实现。3.为了寻找与底部硅电池带隙匹配的钙钛矿材料,本文通过卤素离子部分替换来调节钙钛矿带隙。为了更宽的光谱响应和电流匹配,钙钛矿顶电池的带隙范围应在1.65e V-1.71 e V之间。本文探究了不同I/Br对钙钛矿带隙的影响,在有机阳离子为Cs0.2FA0.8的基础上,最终得出了适配的钙钛矿组分为Cs0.2FA0.8Pb(I0.8Br0.2)3,此钙钛矿带隙为1.65 e V,适合作为晶体硅叠层电池的顶电池。由于在硅衬底制备钙钛矿太阳能电池,太阳光需从电池顶部入射,传统Ag电极无法满足透光需求。本文针对顶电池透明电极工艺做了探究,为了防止磁控溅射ITO顶电极损伤钙钛矿活性层,利用Ag/Mo Ox作为缓冲层。最终制备得到半透明钙钛矿太阳能电池效率达到了18%。4.最后,本文使用一步溶液法,通过改进旋涂工艺,能够在较小绒度绒面硅衬底保角生长钙钛矿薄膜。接着,本文探究了磁控溅射空穴传输层Ni Ox工艺,通过调整溅射参数改变x值,使其能够与Cs0.2FA0.8Pb(I0.8Br0.2)3组分钙钛矿能带匹配。最后得到绒面硅衬底钙钛矿太阳能电池效率为9.6%。此外,本文尝试制备了晶体硅/钙钛矿叠层太阳能电池,以n型单晶硅太阳能电池作为底电池,Cs0.2FA0.8Pb(I0.8Br0.2)3组分钙钛矿太阳能电池作为顶电池,得到了1.546 V开路电压和14.2%转换效率。为后续进一步实验打下了基础。