近年来,有机无机杂化三维钙钛矿材料因其优异的光电性能,在太阳能电池研究中逐渐受到科研人员的关注。随着研究的深入,基于此材料的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率不断得到提高,从最初的3.8%增长到目前的25.2%。与不断增长的器件效率相对应的是,三维钙钛矿材料湿热稳定性上的不足限制了电池的实际应用。在2014年,研究人员将一种具有特殊晶体结构的二维层状钙钛矿材料应用到太阳能电池中,电池的湿稳定性得到显著的改善,二维层状钙钛矿材料及电池逐渐成为研究热点。然而,此类二维层状钙钛矿电池的器件效率远低于对应的三维钙钛矿器件,因此需要对其各功能层进行系统性的优化与改进,从而进一步提高器件的效率。本文主要研究目的是制备出高效率和高稳定性的二维钙钛矿太阳能电池。主要研究内容是选择具有高稳定性的氧化镍（Ni O）和丁胺基二维钙钛矿(BA₂MA₃Pb₄I₁₃)分别作为电池的空穴传输层和吸光层材料,再通过金属离子掺杂工程分别改善氧化镍薄膜和二维钙钛矿薄膜的品质,从而实现高效率、高稳定的二维钙钛矿电池的制备。此外,本文研究内容还包括制备出反蛋白石（inverse opal,IO）结构的电荷传输层及其在钙钛矿电池中的应用研究。本文具体内容包括六个章节,分别如下:第一章介绍了钙钛矿太阳能电池尤其是二维钙钛矿太阳能电池的发展历程及背景知识。第二章介绍了二维钙钛矿太阳能电池的制备工艺、主要表征方法以及电池的效率分析。第三章介绍了金属Cu离子掺杂氧化镍层:Cu离子掺杂Ni O薄膜有效的提高了薄膜中的Ni空位浓度,进而增强Ni O薄膜的导电性并提高对应电池的光电转化效率;在最优的Cu离子掺杂浓度（3%mol）下,电池的效率提高到12.54%,高于未掺杂情况下的11.19%。第四章介绍了金属Cs离子掺杂二维钙钛矿层:Cs离子掺杂显著改善了二维钙钛矿薄膜的品质,减少了薄膜中载流子的复合损失;最优Cs离子掺杂浓度（5%mol）;在最优Cs离子掺杂二维钙钛矿层和最优Cu离子掺杂氧化镍层的协同作用下,电池的效率进一步提高到13.92%;此外,在Cs离子的掺杂改善下,二维钙钛矿薄膜和电池均表现出了优异的湿、热稳定性。第五章介绍了反蛋白石（IO）结构电荷传输层的制备及其在钙钛矿电池中的应用:本文通过模板法分别制备出了反蛋白石IO结构的Ti O₂电子传输层和Ni O空穴传输层;两种IO结构的电荷传输层分别被应用到钙钛矿电池中并获得了较高的转化效率。第六章对全文内容进行了总结与展望。总体来讲,本文基于关键材料种类的选择和双金属离子的协同改善,优化与改进了电荷传输层的性能和吸光层的品质,制备出了高效率与高稳定性的二维钙钛矿太阳能电池。本文研究内容为制备出高效稳定的钙钛矿太阳能电池提供了一种新思路,也为二维钙钛矿太阳能电池的性能优化提供了实验支撑和理论基础。