钙钛矿太阳能电池因其高转换效率,低制备成本迅速受到了广泛关注,与有机半导体材料相比,钙钛矿材料具有更高的吸收系数,更为合适的带隙宽度及更长的载流子扩散长度。在近几年的时间内,其效率迅速上升,达到22.3%,这也给未来光伏领域的发展带来了可能。但现阶段钙钛矿太阳能电池的制备工艺过程中对周围的环境要求较高,温度和湿度的变化都会对钙钛矿太阳能电池的性能产生巨大的影响,绝大多数的研究工作也都局限于手套箱中,对环境过于敏感无异于增加了其大规模生产的成本,阻碍了其商业化的进程。因此,开发和研究大气环境下的钙钛矿太阳能电池工艺无疑成为了一种新的趋势。本文首先在大气环境下研究了SnO₂基钙钛矿太阳能电池（PSCs）。通过对器件效率的表征统计,成功摸索出了大气环境下一步法的旋涂工艺（钙钛矿前驱体浓度、滴加反溶剂时间、钙钛矿薄膜退火时间）。以六水氯化镱作为镱源,通过水热合成法,成功将稀土元素掺杂进钙钛矿太阳能电池的电子传输层中。结果表明,稀土元素在不影响SnO2结晶的同时,有效地降低了电子传输层的传输电阻,加速了激子的猝灭,使其电子传输能力大大提升。同时有效降低了钙钛矿薄膜的表面粗糙度,使层与层直接的接触更为良好。使器件的填充因子从67.87%提升到73.35%,光电转换效率由14.05%提升至16.12%,且迟滞现象有了明显地改善,其他光电性能参数也有所提高。再随后空气稳定性和热稳定性测试中,改性后的器件再经过依然能够保持80%以上的光电转换效率,而未经修饰的器件光电转换效率下降至40%左右。第二部分实验将镱离子引入SnO₂水胶体溶液中,通过改善电子传输层的表面粗糙度,提升电子传输层对电子的提取和传输能力,对SnO₂水胶体钙钛矿太阳能电池进行修饰。结果表明,少量镱离子改性的SnO₂水胶体薄膜更加平整,有利于钙钛矿薄膜的成形,电子传输层和钙钛矿层之间的缺陷态也更少,因此镱离子改性后的SnO₂水胶体钙钛矿太阳能电池具有更高的光电转换效率和更好的稳定性。通过伏安特性曲线能够看出:改性后的器件开路电压由0.97V提升至1.03 V,光电转换效率由14.30%提升至16.22%。随后通过荧光光谱和空间电荷限制电流等测试对电子在器件中的传输过程进行测试,对机理进行分析。