经过短短几年的发展,钙钛矿太阳能电池便得到了广泛的关注,这是由于钙钛矿太阳能电池具有消光系数高、双极性载流子输运性质、结构简单和利于规模化生产等优点。目前,钙钛矿电池的光电转换效率获得了极大提升,足以和商业化的硅基太阳能电池相媲美。但是,钙钛矿电池仍然存在光谱响应范围窄、薄膜表面缺陷多、对湿度敏感稳定性差和界面电荷传输效率低等缺点。因此,需要调节钙钛矿带隙、优化钙钛矿结晶和形貌、引入疏水材料、降低电荷输运能量损失,拓展其响应光谱范围、降低薄膜表面缺陷,提高疏水性和稳定性并加速电荷输运效率。通过调节钙钛矿带隙的方式对拓宽钙钛矿光谱响应范围进行了研究。在钙钛矿中引入带隙较窄,离子半径较大的碘化甲脒,使钙钛矿晶格膨胀,将钙钛矿的光谱响应拓展至近红外区域。当引入的窄带隙物质比例过大时,会引起电池开路电压的衰减。因此,引入新的溴元素,在对光谱吸收影响较小的前提下调节钙钛矿晶格常数,实现开路电压的提升。结果表明,电池光谱响应拓宽至近红外区域,开路电压增大,电池的光电转效率也由12.6%提升至14.8%。借助构筑配位聚合物修饰钙钛矿吸光层的手段减少了钙钛矿缺陷。利用溶剂热法合成以含氮杂环邻菲罗啉为有机配体,主族元素铟作为金属中心的配位聚合物[In2(phen)3Cl6]CH3CN·2H2O,(简写为P1),通过对材料光致发光特性及能级的研究,将其引入两步法制备钙钛矿的碘化铅前驱液中,减少了碘化铅薄膜中的Pb0缺陷,提高了碘化铅薄膜的结晶和形貌。制备的钙钛矿薄膜粒径增大,晶界缺陷减少,薄膜覆盖率增加,粒子间连接紧密,表面缺陷减少,薄膜质量明显提升,电池的光电转换效率显著提升至17.15%。通过能级匹配工程增强了钙钛矿电池的稳定性。由于钙钛矿和空穴传输层存在能级差距,空穴传输材料中的四叔丁基吡啶(TBP)和二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LI-TFSI)容易在空气中发生潮解,降低电池的长期稳定性。P1能级与空穴传输层能级相近,且配位聚合物具有良好的疏水性,利用P1修饰空穴传输层,通过能级匹配工程有效降低界了面间的能级差距,加速了界面电荷输运,抑制了电荷复合,提升了电池的光电转换效率,减弱了电池的回滞现象,提高了电池的长期稳定性。借助提高空穴传输材料电导率的方式提高了界面电荷传输效率。钙钛矿电池的空穴传输材料2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴(简写为Spiro-OMeTAD)的电导率和空穴提取效率较低,需要经过干燥空气氧化一定时间后才能获得提升,会不可避免的影响电池的稳定性。因此,选取了疏水性更强,具有氧化性基团的以3-喹啉甲酸为配体,元素铟为中心金属的配位聚合物[In0.5K(3-qlc)Cl1.5(H2O)0.5]2n,(简写为P2),及以3-4竣苯基氧膦为配体,环境友好、价格低廉的元素锌为中心金属的配位聚合物{H[Zn3(OH)(TPO)2]·3DMF·2H2O}n,(简写为P3),分别将其直接加入到Spiro-OMeTAD溶液中。结果表明:P2和P3能够提高Spiro-OMeTAD的氧化驱动力,直接快速的将Spiro-OMeTAD氧化为Spiro-OMeTAD+。氧化后的Spiro-OMeTAD+能够加快电荷分离,加速电荷输运,在不需空气氧化的前提下,电池仍能保持较高的光电转换效率,缩短了电池的制备流程。