钙钛矿太阳能电池作为第三代薄膜太阳能电池,由于其材料优异的光电转换能力和高的载流子迁移率等优势引起了研究人员的极大关注,在短短十年间,效率由最初的3.8%飞跃至24.2%,是目前最具有应用前景的薄膜太阳能电池。但钙钛矿太阳能电池的制备工艺和单节电池的效率极限也制约着它的发展和大规模应用。首先,旋涂法作为目前制备钙钛矿太阳能电池最普遍高效的方式,却由于工艺问题无法制备出大面积电池,是限制钙钛矿太阳能电池工业应用的主要原因之一。其次,由于钙钛矿太阳能电池也面临着单节太阳能的效率极限,且单节电池的吸收光谱过窄,无法充分利用太阳光谱。本论文主要针对以上两个问题进行了研究:1、基于刮涂-真空辅助结晶法制备钙钛矿太阳能电池的研究我们基于传统的一步法刮涂制备钙钛矿薄膜的方法,调整刮涂的衬底温度保持常温,创新性地利用真空法辅助钙钛矿膜的预结晶,并合理调控钙钛矿溶液中的添加剂MACl的含量,研究MACl浓度对结晶形貌的影响。结果表明掺入MACl有助于产生更大尺寸的钙钛矿晶粒,且含量越高成膜得到的钙钛矿晶粒越大,但含量过高也伴随着晶粒间隙变大,掺入10%MACl的MAPbI3钙钛矿成膜则能得到晶粒饱满、致密的钙钛矿薄膜。我们也运用此工艺成功制备了光电转换效率为18.06%,填充因子达到80%的高效反式结构钙钛矿太阳能电池。2、基于纳米结构的钙钛矿与铜铟镓硒(CIGS)叠层太阳能电池的研究我们设计了集成一体式的钙钛矿与CIGS的叠层太阳能电池结构,并利用FDTD Solution模拟计算方法行建模和仿真。为了保证顶电池和底电池的电流匹配,我们通过调整钙钛矿吸收层和CIGS吸收层厚度使得电流匹配成功。然后,我们在电池前表面引入了纳米锥形结构,利用该结构的反射和陷光能力提升电池的吸光能力,调整锥形结构的高度和锥角,以获得最大增强。除此之外我们在底电池背表面引入金属银颗粒,利用表面等离激元效应增强底电池活性层的吸收,改变颗粒的半径和覆盖密度以获得最大增强。最后将两种结构和对应的最优参数结合,使电池吸收能力达到最佳,并在此基础上减薄CIGS层厚度,最后实现了纳米结构使电池厚度减薄52%的同时电流仍能保持12.5%的增长。