钙钛矿电池具有高效率、低成本、易制备等优点,是一种非常有发展前景的新型太阳能电池。然而存在的电流电压滞后效应及器件长效稳定性等问题严重制约了其大规模的应用与发展。如何在保证高效率的基础上,抑制滞后效应的发生,并提高器件的稳定性是目前需要攻破的主要问题。本论文旨在制备高效稳定的钙钛矿太阳能电池。首先着眼于制备具有高光吸收和结晶性的钙钛矿吸光层,并引入添加物继续优化吸光层形貌和结晶性,然后通过元素掺杂调控电子传输层与钙钛矿吸光层的能级匹配,提高载流子分离传输效率,以抑制滞后效应,最后在钙钛矿吸光层和空穴传输层之间沉积疏水界面层,以提高器件的环境稳定性。具体研究内容如下:(1)在两步法制备钙钛矿吸光层的过程中,将氯苯作为反溶剂诱导致密碘化铅转化为多孔结构,结合吸收谱和x射线衍射谱研究了不同形貌碘化铅对钙钛矿晶相转化的影响。通过氯苯反溶剂处理制备了具有均匀致密无孔洞的钙钛矿薄膜,并提高了钙钛矿吸光层的光吸收和结晶性。这主要是由于氯苯反溶剂处理可在致密碘化铅薄膜使表面和内部产生大量的孔洞,为卤化甲胺溶液的渗入提供了空间和通道,使其与底层碘化铅充分接触并反应,提高了碘化铅到钙钛矿的晶相转化效率。组装器件后,钙钛矿电池的平均光电转化效率由12.05%提高到16.09%(最高效率为17.11%);未封装器件空气中放置30天后,可维持90%的初始效率。(2)针对钙钛矿吸光层结品性的进一步优化,采用添加剂的方法,将微量醋酸铅添加到等摩尔的钙钛矿前驱体。结合SEM和x射线衍射谱发现,醋酸铅的添加致使钙钛矿晶粒由206 nm长到291 nm,并且薄膜的结品性显著提高;采用稳态和瞬态荧光光谱测试,发现钙钛矿吸光层的非辐射复合降低,光生载流子瞬态寿命增加,主要是由于晶界处产生的微量碘化铅相起到钝化缺陷,减少了复合损失的作用。组装器件后,具有3 mol%醋酸铅添加物的钙钛矿电池可获得18.06%的平均效率,其中最高效率为18.86%,稳态效率输出为 18.28%。(3)采用元素掺杂的方法,在致密二氧化钛前驱体溶液中加入氯化钇,研究了不同掺杂量对二氧化钛透过率、导电性和能级分布的影响。发现钇元素掺杂可增加二氧化钛致密层的透过率和导电性,并提高了其导带底位置,降低了钙钛矿与电子传输层的界面能量势垒,形成更加合理的能级分布,提高光生电子从钙钛矿到电子传输层的传输效率,降低界面电荷累积和电容响应,有利于抑制滞后效应。组装器件后,具有钇掺杂电子传输层的钙钛矿电池的平均效率由16.38%提高到18.82%,获得的最高效率为19.99%(正扫效率为19.29%),稳态效率输出为19.6%;(4)通过结构设计,在钙钛矿吸光层和空穴传输层之间沉积疏水性的聚苯乙烯界面层。采用稳态和瞬态荧光光谱测试,发现聚苯乙烯界面层的插入并没有影响载流子的传输,并可起到钝化界面缺陷的作用,抑制非辐射复合的作用;通过接触角测试,发现添加聚苯乙烯界面层后钙钛矿的接触角由75.1°增加到92.5°,可阻碍空气中水汽的渗入,提高器件的环境稳定性。组装器件后,钙钛矿电池可获得19.61%的平均效率,最高效率为20.46%(正扫效率为20.22%);未封装器件在空气中放置两个月后,可维持85%的初始效率。