随着化石能源不断减少和环境污染日益严峻,人类急需开发使用清洁的可再生能源。目前,钙钛矿太阳能电池成为了可再生能源研究领域的新宠,这主要是由于钙钛矿材料具有载流子迁移率较高、载流子扩散长度较长、光吸收系数较高、制备工艺简单、成本低等优势,但在钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿薄膜最常见的仍然是多晶薄膜,在晶界和界面处会产生不可忽略的缺陷,这些缺陷的存在将会导致钙钛矿薄膜质量的下降,影响载流子的分离与输运。本论文从提高钙钛矿薄膜质量和钝化钙钛矿晶体缺陷的角度出发,采用6,6-苯基C61丁酸甲酯（PCBM）:乙酰丙酮钛（TIPD）和三硫脲氯化铟（In（tu）₃C_l3）提高了钙钛矿太阳能电池的性能,具体研究内容如下:（1）为了改善基于PEDOT:PSSPH1000空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的性能,我们采用了反溶剂处理和缺陷态钝化相结合的方法,将PCBM和TIPD溶于氯苯溶液中,形成新的反溶剂替代常规的氯苯反溶剂,用来诱导钙钛矿薄膜的生长,制备的ITO/PEDOT:PSSPH1000/Al₂O₃/CH₃NH₃PbI₃/PCBM/Ag倒置介孔结构的钙钛矿太阳能电池效率为15.2%,与纯氯苯溶液作反溶剂制备的电池效率10.5%相比提高了45%。为了能够全面了解器件性能提高的原因,我们结合一系列表征手段进行分析。首先通过场发射电子显微镜以及紫外-可见光吸收表征,发现用PCBM:TIPD共混的氯苯溶液制备钙钛矿薄膜时,PCBM:TIPD共混薄膜填充了钙钛矿薄膜的空隙,有效地改善了钙钛矿薄膜的致密性和平整度,同时光吸收性能增强。通过导电原子力显微镜和荧光光谱表征分析,发现采用PCBM:TIPD混合的氯苯溶液处理的钙钛矿薄膜具有较大且分布较均匀的表面光电流,并且荧光光谱强度减弱,这表明光生电子可以更有效地从CH₃NH₃PbI₃薄膜上转移到PCBM:TIPD薄膜上。空间限制电流法测试结果表明,用PCBM:TIPD共混的氯苯溶液制备钙钛矿薄膜可以使器件的缺陷态密度减少至原来的三分之一。第一性原理计算结果表明,CH₃NH₃PbI₃/TIPD界面处的TIPD分子中的O原子与钙钛矿材料中的Pb原子之间存在静电相互作用,这可以钝化CH₃NH₃PbI₃的界面缺陷态。此外,TIPD能在CH₃NH₃PbI₃/TIPD界面处诱导产生界面电场,促进电子从钙钛矿层转移至PCBM电子传输层。因此,采用含有PCBM:TIPD的氯苯反溶剂处理过的电池的效率和稳定性相比没有用此反溶剂处理过的电池均有显著提升,这主要是由于TIPD有效地钝化了钙钛矿晶体的缺陷并促进了电荷转移。（2）为了提高倒置结构的ITO/PTAA/CH₃NH₃PbI₃/PCBM/BCP/Ag钙钛矿太阳能电池的性能,我们提出了在空穴传输层PTAA上制备Al₂O₃介孔层,并在该介孔层中掺入In（tu）₃C_l3的方法。研究结果表明,In（tu）₃C_l3可以使得钙钛矿颗粒的粒径增大、钙钛矿薄膜的光吸收强度增强;并且In（tu）₃C_l3有效地钝化钙钛矿晶体颗粒中的缺陷,促进了钙钛矿层中的空穴向空穴传输层的快速转移,从而减少了载流子的复合,使得电池的短路电流密度显著提升。相比没有掺入In（tu）₃C_l3的电池,制备的ITO/PTAA/Al₂O₃:In（tu）₃C_l3/CH₃NH₃PbI₃/PCBM/BCP/Ag倒置钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从17.30%提高到了19.10%。（3）为了改进顺式结构FTO/cp-TiO₂/mp-TiO₂/CH₃NH₃PbI₃/Spiro-OMe TAD/Au钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性,我们在CH₃NH₃PbI₃活性层中掺入In（tu）₃C_l3,制备了顺式介孔结构的FTO/cp-TiO₂/mp-TiO₂/CH₃NH₃PbI₃:In（tu）₃C_l3/Spiro-OMe TAD/Au钙钛矿太阳能电池。研究发现,掺入前CH₃NH₃PbI₃薄膜中的晶体颗粒的平均尺寸约200 nm,而CH₃NH₃PbI₃:In（tu）₃C_l3薄膜中CH₃NH₃PbI₃晶体颗粒的平均尺寸增加到了约500 nm,这表明In（tu）₃C_l3使得钙钛矿薄膜的结晶性得到明显提高。同时,晶体颗粒的增加使得CH₃NH₃PbI₃:In（tu）₃C_l3薄膜中的晶界减少,这将有效地减少钙钛矿的缺陷态密度,从而抑制载流子复合。此外,In（tu）₃C_l3的掺入使得CH₃NH₃PbI₃:In（tu）₃C_l3薄膜表面的光生电压明显增加,这说明In（tu）₃C_l3使钙钛矿薄膜中的光生载流子分离更加有效,进一步地证明了In（tu）₃C_l3抑制了钙钛矿活性层中的电荷复合。In（tu）₃C_l3的掺入使得电池的效率从16.30%提高到18.54%。由于In（tu）₃C_l3的缺陷钝化作用,在湿度为55%的大气环境中,没有进行任何封装的电池在300小时后仍然保持了原始效率的95%,稳定性也得到了显著改善。