人类社会可持续发展面临着化石能源的短缺和环境污染两大问题,因此寻找一种新型可再生能源的研究成了人们关注的一个热点。在众多可再生能源中,太阳能作为一种清洁无污染的可再生能源,无疑非常符合人类对能源的要求。目前,利用太阳能的器件主要是太阳能电池。传统的硅基太阳能电池虽然实现了产业化,但其制造过程中的污染和成本问题限制了其发展。因此,研究和发展高效率、低成本的新型太阳能电池是非常有必要的。在众多的新型太阳能电池里,钙钛矿太阳能电池以其光电转换效率高、制备工艺简单、成本低廉,吸引了众多科研工作者的关注。尽管钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经取得了很大进展,但同时提升电池的光电转换效率和稳定性仍然是一个挑战。本学位论文主要研究的是通过在钙钛矿中掺入硫化镉（CdS）和络合物Cd（SCN₂H₄）₂Cl₂,或在银（Ag）电极和[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲脂（PCBM）层之间插入氧化锌（ZnO）:乙酰丙酮钛（TIPD）复合膜来提高钙钛矿薄膜的质量及载流子的分离与运输效率,最终改善了钙钛矿薄膜太阳能电池的性能。本研究论文的研究主要分为以下几个部分:首先,我们回顾了钙钛矿太阳能电池的发展历史和现状,概述了电池的制备过程和工作原理。其次,为了提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性,我们采用原位化学合成与反溶剂处理相结合的方法,在钙钛矿CH₃NH₃PbI₃活性层中加入CdS和Cd（SCN₂H₄）₂Cl₂,生成CdS:Cd（SCN₂H₄）₂Cl₂:CH₃NH₃PbI₃（C:C:CH₃NH₃PbI₃）体异质结薄膜,进一步以此体异质结薄膜为活性层,制备出了具有FTO/cp-TiO₂/mp-TiO₂/C:C:CH₃NH₃PbI₃/spiro-OMeTAD/Au结构的钙钛矿太阳能电池。为了研究掺有CdS和Cd（SCN₂H₄）₂Cl₂的钙钛矿薄膜对电池的影响,我们通过XRD分析,FT-IR光谱分析,荧光和寿命分析等表征手段,具体分析了电池内部的电荷分离和输运机制,电荷复合及电池的光电性质。我们的研究结果表明,基于C:C:CH₃NH₃PbI₃活性层的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率远远高于基于纯钙钛矿活性层的电池,同时前者的稳定性也得到了很大提高。一个原因是CdS和Cd（SCN₂H₄）₂Cl₂加入到纯钙钛矿中,显著提高了钙钛矿薄膜的质量,另一个原因是在C:C:CH₃NH₃PbI₃层中,碘离子缺失后,Cd（SCN₂H₄）₂Cl₂中的Cl^-,通过CH₃NH₃PbI₃/Cd（SCN₂H₄）₂Cl₂界面,可在一定程度上起到I^-的作用,对甲胺离子产生静电吸引,降低了钙钛矿中的缺陷态密度,抑制了电荷复合,改善了钙钛矿层内的电荷输运,显著提高了电流密度。此外,在CH₃NH₃PbI₃/CdS界面处,CdS增加了CH₃NH₃PbI₃中的电荷提取,促进了电荷分离,而且CdS纳米颗粒依附在CH₃NH₃PbI₃表面形成能量较低的CH₃NH₃PbI₃:CdS体异质结,提高了电池的稳定性。因此,C:C:CH₃NH₃PbI₃体异质结钙钛矿太阳能电池具有比基于纯CH₃NH₃PbI₃钙钛矿太阳能电池更高的性能。然后,在空气湿度55%的环境下,我们通过在PCBM层和Ag电极之间插入一种新型ZnO:TIPD复合膜,制备了ITO/CuInS₂/Al₂O₃/CH₃NH₃PbI₃/PCBM/ZnO:TIPD/Ag结构的钙钛矿太阳能电池。在本工作中,我们首先采用SEM分析和XRD分析,研究了ZnO:TIPD复合膜的形貌和成分,然后采用PL谱分析,c-AFM分析和EIS分析等表征手段,进一步研究了电池内部电荷分离,电荷转移以及电池性能。结果显示,与仅PCBM电子传输层的电池相比,PCBM/ZnO:TIPD电子传输层的电池有更高的光电转换效率和稳定性。一个原因是形成的ZnO:TIPD薄膜有效地填充了因PCBM层对钙钛矿层的不完全覆盖形成的孔洞,减少了电子与空穴的复合。而且由于ZnO材料的电子迁移率较高,所以ZnO:TIPD复合膜的嵌入,提高了电子传输层对钙钛矿层的电荷提取,有效增加了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。另一个原因是由于无机ZnO:TIPD薄膜减缓了外界环境中的水,氧等对钙钛矿层的渗透,有效地提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性。最后,对本论文进行了一个总结,并对以后的工作进行了展望。我们的研究可以为提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性提供新的认识。