人类社会的发展建立在大量化石能源消耗的基础上，这一方面造成了能源短缺的危机，另一方面又带来了严重的环境问题。因此，发展可再生清洁能源是人类可持续发展的必由之路。有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池（Organometal halide perovksite solar cells）作为近几年光伏领域的新星，以其制备简单、成本低廉、转化效率高等优点受到了广泛关注，在短短几年内转化效率记录已经超过了20％。对于钙钛矿太阳能电池而言，如何提高钙钛矿膜的质量以增加钙钛矿电池的转化效率是其发展的关键问题。因此，开发制备钙钛矿膜的新方法以及各类提高钙钛矿膜质量的改进措施，是目前钙钛矿太阳能电池领域的研究热点。本论文从两步法反应过程及晶粒生长机理出发，通过改进工艺加速反应、提高反应可控性并促进晶粒生长，从而生长出具有大晶粒且形貌可控的高质量钙钛矿膜。　　传统两步浸渍法一般采用致密型PbI2(c-PbI2)膜，这导致了PbI2与MAI溶液反应时膜内、外层反应不同步，造成了PbI2反应程度与钙钛矿膜可控形貌之间的矛盾。鉴于此，我们利用反溶剂-溶剂萃取原理实现了纳米多孔PbI2膜的快速制备，并将其应用到两步浸渍法中，实现了纯相、致密钙钛矿膜的快捷制备。研究发现PbI2膜中的多孔结构贯穿了整个膜厚范围且是三维联通的。深入分析发现，PbI2前驱体膜由外而内（沿膜厚方向）地结晶并同时伴有体积收缩效应，是PbI2产生多孔形貌的原因。而且，这种制备多孔PbI2膜的方法具有普适性，还能拓展到其他溶剂组合。将多孔PbI2膜应用到两步浸渍法后，它与MAI溶液反应显著加快。由此制备的钙钛矿电池的效率达到了10.1％，相对基于普通c-PbI2膜的器件提升了71％。最后通过引入固相反应步骤，制备出了更高质量的钙钛矿膜并获得了11.6％的效率。　　虽然，固相反应方法能够生长出纯相且形貌可控的钙钛矿膜;但是，由于普通热处理条件下晶粒生长慢，难以获得大尺寸钙钛矿晶粒。我们通过采用不完全结晶多孔PbI2(ln-PbI2)增强固相反应的方式，在普通热处理条件下生长出具有微米级柱状晶结构的CH3NH3PbI3薄膜。与c-PbI2相比，ln-PbI2在固相反应时能更快、更彻底的转化成CH3NH3PbI3;而且获得的钙钛矿膜具有大尺寸柱状晶结构，而非小晶粒堆叠的结构（基于c-PbI2）;此外，ln-PbI2无需额外热处理，更节能。因此，由ln-PbI2制备的钙钛矿电池的光伏性能更高、迟滞现象更弱、器件更稳定、工艺可重复性更好。通过优化制备工艺，发现温度高于120℃的热处理以及多孔PbI2膜是固相反应生长大尺寸柱状晶CH3NH3PbI3的必要条件。基于此，我们提出了一种基于V"Pb辅助Pb2+跳跃的模型，用以解释固相反应中钙钛矿晶粒的生长机理。最终，在最佳工艺条件下获得16.4％的最高效率，平均效率也达到了14.2％且偏差较小。　　另一方面，由于低温条件下钙钛矿中离子扩散过慢，常规固相反应一般需在高于100℃温度下进行;然而，高温热处理会导致钙钛矿的分解及其内部缺陷的增加，也不利于节能。通过采用ln-PbI2缩短固相反应时离子的扩散距离，我们在75℃条件下以固相反应方式生长出了纯相、致密的CH3NH3PbI3膜。Ln-PbI2取代c-PbI2应用于低温固相反应后，不仅消除了残余PbI2，还提高了钙钛矿膜的结晶性。因此，基于ln-PbI2的钙钛矿电池的光伏性能及稳定性得到了显著提升。另一方面，虽然两步浸渍法也能够在75℃制备钙钛矿膜，但是它的质量远差于低温固相反应法生长的膜。通过对热处理时间的优化，发现即使在低温条件下热处理过久也会显著增加钙钛矿膜中非辐射复合缺陷。工艺优化后制备出最高效率为13.8％的电池，统计平均效率也达到了10.1％。而且，与高温(140℃)固相反应生长的钙钛矿膜相比，低温(75℃)反应生长的钙钛矿膜中非辐射复合缺陷浓度更低，因而其光伏性能更高。此外，这种方法能耗更低，更有利于实际生产应用。　　虽然，在上述工作中我们实现了纯相、致密钙钛矿膜的低温固相反应制备;但是，由于生长温度过低(75℃)导致晶粒尺寸太小，造成相应钙钛矿电池的性能较低。因此，我们采用了非配型溶剂气氛进一步强化ln-PbI2辅助的低温固相反应，并最终在75℃条件下生长出具有微米级柱状晶结构的CH3NH3PbI3膜。研究发现，即使是非极性溶剂气氛的辅助也能有效促进晶粒长大;而且，随着溶剂极性的增强，钙钛矿晶粒呈增大趋势，生长的钙钛矿膜结晶取向更加一致、非辐射复合缺陷越少。通过对比分析，发现只有采用兼具强极性与高沸点特性的溶剂（如苯甲醇等，用于产生气氛）才能生长出大尺寸柱状晶晶粒。最终，由于减轻了大量晶界的不利影响，基于柱状晶结构的器件光伏性能更高、迟滞现象更弱且稳定性更好。通过分析，我们认为非配位型溶剂气氛对固相反应中钙钛矿晶粒生长的促进作用来自两点:其一，膜表面凝结的溶剂产生的毛细管作用使得钙钛矿颗粒间产生了压力作用，这适用于所有非配位型溶剂;其二，强极性溶剂还能溶解CH3NH3I甚至PbI2，因而还存在溶剂辅助的奥斯瓦尔德熟化作用。最终，我们在75℃低温固相反应条件下制备出转化效率为15.1％的高性能钙钛矿电池，并获得了12.2％的平均效率。