太阳能是一种取之不尽用之不竭的可再生清洁能源,如何高效地利用太阳能电池,将太阳能转化为电能,成为工业界和科学界广泛关注的研究课题。近年来,钙钛矿太阳能电池（PSCs）的光电转换效率（PCE）已经由3.8%迅速提高到了25.2%。然而,有机-无机杂化PSCs的湿度稳定性较差,成为阻碍其商业化的一个主要因素。在传统的PSCs器件中,金属电极和空穴传输层（HTL）都容易受到水分子的侵蚀。此外,有机-无机杂化卤化物钙钛矿层的湿度稳定性也较差,会导致PSCs在高湿度环境下进一步失效。因此,为了全面提高PSCs的湿度稳定性,我们迫切需要对其在湿度环境下的失效分解机制进行全面的了解。本文通过光诱导原子力显微镜（AFM-IR）、聚焦离子束-扫描电子显微镜双束系统（FIB-SEM）、透射电子显微镜（TEM）等多种表征手段,详细地研究了有机无机杂化钙钛矿薄膜和钙钛矿太阳能器件的湿度降解机制。主要研究结果如下:（1）通过控制钙钛矿薄膜的热处理温度和退火时间,对薄膜的表面终端化学物种进行调控。同时,利用AFM-IR对退火和不退火的钙钛矿薄膜表面终端进行探测。研究结果表明,未退火的MAPbI₃薄膜表面主要存在MAI终端,而100℃退火处理5分钟后,挥发性MAI分子会逃离表面,进而形成PbI终端的钙钛矿薄膜。（2）通过XRD、FIB-SEM、TEM等手段对湿度降解过程中,薄膜的表面和截面形貌、微观结构、元素分布变化进行表征,探究不同终端对薄膜降解机制的影响。研究结果表明,对于MAI终端的钙钛矿薄膜,MAPbI₃会先转化为水合MAPbI₃·H₂O,再转化为PbI₂。水分子最初附着在多晶钙钛矿薄膜的表面和晶界上,然后向MAPbI₃晶格内部扩散,引起钙钛矿薄膜厚度方向的逐层降解。对于PbI终端的钙钛矿薄膜,整个降解过程中未发现水合物,而PbI₂相是唯一可检测到的降解产物,这与MAPbI₃的去质子化过程相一致。此外,PbI终端钙钛矿薄膜的降解位点随机分布在薄膜的表面和内部,PbI₂形核长大后,最终形成穿透MAPbI₃薄膜的片状PbI₂晶粒。同时,PbI₂片层周围出现大量孔洞,这些孔洞可作为CH₃NH₂气体和水分子的扩散通道,加速MAPbI₃的分解。（3）通过钙钛矿太阳能电池的I-V测试系统,结合XRD、FIB-SEM、TEM等表征手段,对湿度降解过程中钙钛矿太阳能器件的性能变化、器件各层的形貌及微结构演变进程进行分析。研究结果表明,水分会破坏钙钛矿太阳能电池的金属电极,Spiro-OMe TAD的多孔结构会加速水分子进入器件内部,从而加速器件的失效。钙钛矿太阳能电池中吸光层（MAPbI₃）的降解机制与PbI终端钙钛矿薄膜的降解机制一致,即水分引起MAPbI₃去质子化降解成为PbI₂。综上所述,本论文在纳米尺度对有机无机杂化钙钛矿薄膜和钙钛矿太阳能器件的湿度降解机制进行探究。研究证实,表面终端对MAPbI₃薄膜降解途径起着主导作用,并阐述了钙钛矿太阳能器件各层对器件失效会产生不同的影响。本研究将丰富目前人们对钙钛矿材料湿度降解机理的认识,为设计高效稳定的钙钛矿太阳电池提供重要的参考。