有机金属卤化物钙钛矿材料具有可调的直接带隙、高摩尔吸光系数、高载流子迁移率和电子-空穴双极扩散等优异的特性,因此,近几年来它成为光电研究领域中人们关注的焦点之一。基于该类钙钛矿材料的太阳能电池经过短短几年的发展,其能量转换效率几乎能够和传统晶体硅太阳能电池的效率相媲美。然而由于钙钛矿材料在水氧环境中的不稳定性,使得目前绝大多数高性能钙钛矿电池的制备均是在高度真空环境如手套箱下完成的,这样无形中增加了钙钛矿太阳能电池的制备成本,不利于器件的产业化进程。本文较系统的研究了两种不同方法对钙钛矿晶体微观形貌、晶体结构、光学特性乃至器件性能的影响,这两种方法分别为溶液法制备钙钛矿晶体采用不同反溶剂以及在钙钛矿材料中掺杂非金属阳离子,它们实现了在全空气环境下制备高性能钙钛矿太阳能电池,并由此提出了在全空气环境中制备钙钛矿太阳能电池提高其光电转化效率的可能途径与方法。主要研究内容概括如下:1、空气环境中,不同反溶剂对CH₃NH₃PbI₃钙钛矿电池微观形貌以及光电性能的影响本文系统研究了在高湿度（相对湿度RH>50%）的空气环境下,氯苯、甲苯、乙醚、乙酸乙酯四种反溶剂对钙钛矿晶体的微观形貌、晶体结构、光学性能乃至器件性能的影响。我们基于四种不同的反溶剂制备了钙钛矿太阳能电池,使用氯苯、甲苯和乙醚反溶剂制备的器件,其光电转换效率效率分别为2.87%、0.2%和13.78%。与之形成对比的是,使用乙酸乙酯反溶剂制备的器件,其最高光电转换效率可高达17.83%。这可能是由于在高湿环境下,相比其他三种反溶剂,乙酸乙酯具有一定的湿度耐受性,它能够快速去除钙钛矿制备过程中产生的PbI₂-MAI-DMSO中间相,从而使钙钛矿晶体快速结晶,形成的钙钛矿吸收层更加致密,晶粒尺寸更大,而晶界数目的减少有利于钙钛矿晶体中载流子的传输,有效抑制复合。2、Si⁴⁺离子掺杂浓度对钙钛矿太阳能电池光电性能的影响本文将钙钛矿材料中掺杂不同浓度（0.1mol%、0.15mol%、0.3mol%、0.6mol%、1.2mol%）的非金属阳离子Si⁴⁺。通过比较研究发现,当Si⁴⁺离子掺杂浓度从0增加至0.3mol%时,钙钛矿晶体的结晶性得到改善,光吸收强度有所增加,而当Si⁴⁺浓度从0.3mol%升高至1.2mol%时,钙钛矿晶体的结晶性降低,钙钛矿晶粒表面会有疑似SiO₂析出,UV-vis吸收强度也逐渐减弱。基于不同掺杂浓度,我们在高湿环境下制备了具有平板结构的钙钛矿太阳能电池,研究表明,与未掺杂的样品相比较,掺杂浓度0.3mol%的器件,其光电转换效率从15.8%提高到18.37%,提高了近15%。当掺杂浓度高于0.3mol%时,器件的性能有所下降。这是因为,掺杂Si⁴⁺后,少量的SiO₂会在钙钛矿晶体的晶界处形成,增加钙钛矿晶体的致密性,并可以起到钝化晶界,减少界面上的表面态的作用。缺陷态的减少能抑制电子复合、有利于载流子的传输,这是器件性能改善的根本原因。