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近年来,由于有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池光电转换效率（PCE）的快速提升,显现出广阔的应用前景,从而引起人们的广泛关注。但是有机-无机杂化钙钛矿中存在着有机阳离子CH3NH3+或HNCH（NH3）+等,该类有机分子热稳定性差,容易降解和挥发,会引起器件效率的衰减,导致器件稳定性降低。同时,此类钙钛矿材料含大量的重金属铅,环境毒性大。以上缺点严重制约了钙钛矿太阳能电池器件的进一步发展和应用。因此,发展低毒性、高效率和高稳定性的钙钛矿光伏材料至关重要。本论文以研发具备低毒性、窄带隙和长期稳定性的钙钛矿光电材料为目标,将理论模拟计算与材料合成/器件工艺优化相结合,采用绿色反溶剂法研制了一种新型全无机Sn-Pb合金钙钛矿光电薄膜材料体系,即CsPb1-xSnxI2Br（x=0～1）。与纯铅基CsPb I2Br钙钛矿材料（带隙约为1.91 eV）相比,这类Sn-Pb合金钙钛矿材料具有接近理想禁带宽度（1.40 eV）的可调窄带隙和宽光谱响应范围。通过体相掺杂和表面钝化研究,进一步改善了材料的光-湿-热稳定性,并提升了器件的整体性能,具体研究结论如下:1.窄带隙全无机Sn-Pb合金钙钛矿薄膜材料的设计与制备:全无机CsPb1-xSnxI2Br钙钛矿具有理想的禁带宽度,然而至今未见报道能够获得稳定的钙钛矿相。在本工作中,通过前驱体设计和优化,我们首次在低退火温度下（60°C）成功制备了一系列带隙可调（1.38 eV～1.92 eV）的CsPb1-xSnxI2Br（x=0,0.15,0.30,0.45,0.60,0.80,1.00）钙钛矿薄膜。随着Sn含量的提升,钙钛矿薄膜的吸收边从650 nm大幅红移至900 nm。同时,由于Sn2+具有较小的离子半径（112 pm）,所以Sn-Pb合金钙钛矿的容忍因子更接近于1,形成了更为稳定的钙钛矿晶体结构。通过锡铅比例调控和能级匹配优化,以CsPb0.55Sn0.45I2Br（Eg=1.50 eV）为活性层的钙钛矿太阳电池具有最佳的器件性能。2.全无机Sn-Pb合金钙钛矿薄膜材料的稳定性优化:ⅰ)体相掺杂:通过引入卤素离子（Cl-）减少Sn-Pb合金钙钛矿的体相缺陷。一方面,氯离子的引入能够有效延缓结晶速率,调节钙钛矿的成核生长过程,增大晶粒,密实晶界。另一方面,氯离子能够填补碘空位,Cl-可以与Sn2+形成键合,抑制Sn2+向Sn4+的转变,有效地降低了钙钛矿相中的缺陷位点,提升钙钛矿晶体的质量。ⅱ)表面钝化:引入硫酸盐离子(SO42-),与钙钛矿薄膜表面未配位的铅悬键(Pb2+)反应形成致密的硫酸铅保护层,以抵御外部水汽和氧气对无机Sn-Pb钙钛矿层的侵蚀,这不仅延缓了钙钛矿膜中Sn2+的氧化,而且在很大程度上抑制了碘离子的迁移,进一步稳固了钙钛矿的晶体结构。第一性原理计算表明Cl离子能占据I离子空位,有效减少体相缺陷。此外,紧密结合的Pb SO4致密层可以作为促进电荷转移的“桥梁”。基于反式结构(ITO/PEDOT:PSS/Perovskite/PCB61M/BCP/Ag)的全无机Sn-Pb合金钙钛矿太阳能电池的PCE优化至10.39%,并且未封装的钙钛矿器件在惰性气氛中储存2000 h后,仍保留其初始PCE的92.5%以上。同时,该器件在长期光照、湿度（40～50%）和高热（85oC）条件下都表现出了优异的运行稳定性。综上所述,本项工作丰富了全无机Sn-Pb合金钙钛矿材料体系,在低温下制备出了能带可调（1.92～1.38 eV）的稳定CsPb1-xSnxI2Br（x=0～1）钙钛矿相。该项工作为研发接近肖克利-奎伊瑟（Shockley-Queisser）极限的高效钙钛矿太阳能电池指明了方向,也为制备柔性全无机钙钛矿太阳能电池和钙钛矿-钙钛矿叠层太阳能电池提供了可行的工艺路线。