近年来,钙钛矿太阳能电池（PSCs）认证的光电转化效率（PCE）快速上升（从2009年的3.8%跃升至目前的25.2%）,这主要归因于其材料能带可调、低缺陷密度、高载流子迁移率等优异的光电特性。同时,这种电池还具备成本低、制备工艺简单和柔性可用等优势,具有巨大的商业前景。但是,PSCs的进一步商业化受制于有机无机杂化钙钛矿材料热应力作用不稳定的问题,解决热稳定性成为关键技术瓶颈。铯铅基全无机钙钛矿电池因具有优异的光热稳定性及效率发展迅速而受到人们的广泛关注,成为解决光热稳定性的突破口之一,其具备合适的带隙（1.73-2.3 e V）,可与其他窄带隙太阳能电池设计为叠层太阳能电池,有助于突破太阳能电池效率极限。然而,当前这种理想的全无机钙钛矿材料面临热力学相不稳定的问题,其光敏型黑相（立方α相,四方β相,正交γ相）在室温条件下,尤其是在湿度较大的情况下结构极不稳定,会自发地相转变为不具备钙钛矿结构的黄相（正交δ相）,这对全无机钙钛矿电池的研究造成了巨大的阻碍。同时,在PCE方面,该类电池相较于有机无机杂化钙钛矿太阳能电池仍有巨大差距。针对上述科学与技术难题,本论文系统研究了铯铅基卤化物无机钙钛矿CsPbI3-x Brx的一种黑相γ相,以三种不同的方式稳定γ-CsPbI3-xBrx黑相,同时通过添加剂工程、组分优化、界面能带调节及表面钝化层调控等方法,最终优化后的铯铅基全无机钙钛矿太阳能电池获得了超过20%的PCE,在同类电池中处于领先水平,并且器件的存储稳定性和光照稳定性也被系统研究。本论文取得的主要研究成果如下:1)提出引入有机盐苯乙基碘化铵（PEAI）稳定γ-CsPbI3黑相,同时形成二维钙钛矿钝化钙钛矿缺陷,CsPbI3太阳能电池的开路电压（Voc）和PCE显著提升。有机分子PEA对CsPbI3晶粒起到包覆从而起到稳定晶相的作用,同时通过调控过量醋酸铅（Pb（OAc）2）的含量,控制钙钛矿内二维钙钛矿PEA2Pb I4的组分,起到钝化CsPbI3的作用,成功抑制了内部缺陷。最终优化后CsPbI3全无机钙钛矿太阳能电池获得了17%的PCE,并且获得了目前无机钙钛矿CsPbI3中最高的开路电压1.33 V和最小的Voc损耗0.38 V,同时,这种CsPbI3钙钛矿电池的湿度稳定性也被系统研究,在5%—10%的干燥空气中放置超过2000 h后,器件效率仅下降6.1%。2)将钙钛矿前驱体碘化铅（PbI2）替换为HPb I3,在低温退火条件下可以稳定γ-CsPbI3-xBrx黑相,同时我们通过传输层界面调控以及添加剂工程,制备出了PCE为18.64%的铯基全无机钙钛矿电池。我们在SnO2基底和CsPbI3-xBrx钙钛矿膜之间蒸发了3 nm的无机薄层氟化锂（Li F）,它可以减小电子传输层的功函数,使Sn O2与CsPbI3-xBrx钙钛矿的能带更加匹配,同时我们也发现Li F可以钝化Sn O2表面缺陷。我们调控了添加剂氯化铅（Pb Cl2）加入到CsPbI3-x Brx钙钛矿前驱体中,发现Pb Cl2可以促进CsPbI3-xBrx晶粒生长,钝化缺陷和晶界,起到抑制载流子复合的作用。最终获得了PCE高达18.64%的无机CsPbI3-xBrx钙钛矿太阳能电池,Voc可以高达1.25 V,Voc损耗低至0.52V。同时,其表现出了优异的光稳定性,在器件没有封装的情况下,连续1个太阳光照下,器件在老化1000个小时后仅降低了6%。3)使用组分调控工程与表面钝化工程优化CsPbI3-xBrx全无机钙钛矿太阳能电池,最终器件的PCE超过20%。在Sn O2/Li F基底上,首先通过使用组分工程精确调控前驱体HPb I3与Pb Br2的比例来调控CsPbI3-xBrx的I、Br比,发现Br元素可以优化薄膜质量,最终优化后的CsPbI3-xBrx全无机钙钛矿太阳能电池获得了19.2%的PCE和1.315 V的Voc。另外,使用有机盐DMAI作为添加剂稳定黑相γ-CsPbI3-xBrx,调控表面钝化的Cs F浓度,结合Li F作为电子传输层与钙钛矿之间的界面钝化层,最终使用Li F/perovskite/Cs F双面钝化层实现了PCE超过20%的全无机钙钛矿太阳能电池。