钙钛矿太阳能电池自2009年第一次报道到目前为止,其光电转换效率有3.8%增长到25.2%,同时由于其具有低廉的价格、简单的制作工艺及易于产业化等优点受到越来越多的关注。目前效率最高的太阳能电池的光吸收层材料是有机-无机杂化钙钛矿,其中有机成分存在不耐湿、不耐高温等缺点,影响了电池的稳定性从而限制了其产业化,因此全无机的CsPbX3(X=Cl、Br、I)受到越来越多的关注。尽管CsPbI3的禁带宽度为1.73 eV,但是由于CsPbI3在室温下容易从钙钛矿相转变为非钙钛矿相。同时,CsPbI3还不耐湿气,在低湿度的环境中钙钛矿相容易分解,目前CsPbI3并不是理想的钙钛矿太阳能电池的材料。此外,CsPbBr3尽管具有在外界环境中较高的稳定性,但是它的禁带宽度为2.3 eV,禁带宽度较大不适合作为钙钛矿太阳能电池的光吸收层。CsPbIBr2(Eg≈2.05 eV),既具有较高的耐湿性又具有很好的耐高温性能,因而受到了更多的关注。本文以CsPbIBr2作为光吸收层,通过对电子传输层的调整以及对钙钛矿材料的退火方式的探究获得高转换效率的钙钛矿太阳能电池。最后,通过对CsPbIBr2制备过程的机理研究,解释了钙钛矿太阳能电池的高效和稳定的原因。具体内容如下:(1)研究了 ZnO作为电子传输层、无空穴传输层、碳基的全无机CsPbIBr2太阳能电池。CsPbIBr2钙钛矿太阳能电池通常是用需要500℃高温烧结的TiO2作为电子传输层。通过120℃低温退火Zn0作为电子传输层得到了能量转换效率为7.52%电池。而且,用ZnO作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池器件放置在10%的湿度下624 h,钙钛矿太阳能电池的转换效率仅仅降低10%。(2)研究了两步退火法对全无机CsPbIBr2钙钛矿太阳能电池性能的影响。制作了TiO2作为电子传输层、无空穴传输层、碳基全无机CsPbIBr2钙钛矿太阳能电池。经过150℃预退火10 min、280℃退火10 min的钙钛矿太阳能电池器件获得了最高能量转换效率为8.31%。与直接280℃退火10 min的电池器件的转换效率相比其提高了 66%,证明了低温预处理钙钛矿薄膜有助于钙钛矿太阳能电池的转换效率的提高。(3)进行了 CsPbIBr2制备过程的机理性研究。通过对滴涂CsBr甲醇溶液、CsI甲醇溶液以及不滴涂制得的钙钛矿薄膜的各种表征,得到通过滴涂CsI甲醇溶液不仅存在中间相的分子交换,而且存元素取代。滴涂CsI甲醇溶液时,CsI中的I会取代B从而获得带隙更窄的钙钛矿薄膜材料,进而其电池器件的转换效率更高。用ZnO作为电子传输层、无空穴传输层、碳基的全无机CsPbI(1±X)Br(2±X(X<1)钙钛矿太阳能电池,滴涂90 μL的CsI甲醇溶液得到了钙钛矿太阳能电池转换效率为8.42%。