有机无机混成钙钛矿材料因具有出色的光伏特性:长载子扩散能力、高可见光吸收系数以及可藉由组成成分调控能隙等优势,相当受到瞩目,其光电转换效率於近十年间已经达到了25.5 %。然而,作为光伏元件,钙钛矿太阳能电池虽已成功地提高了光电转换效率,但元件稳定性仍然是影响其迈向实际应用并商业化的主要关键因素之一。於稳定性的讨论中,反式结构相较於顺式结构之钙钛矿太阳能电池具有更优异的环境稳定性,而一般反式结构的钙钛矿太阳能电池常会使用富勒希(C60)及其衍生物(PC61BM)作为电子传导层,然而这些材料的成本较高,且其热稳定性较低,在高温操作时容易发生团聚的现象,而作为小分子的载子传输层,其无法有效的阻绝金属电极於高温下的扩散,进而降低电池元件的效率表现并且导致其稳定性不佳,因此,本研究将以稳定的n型金属氧化物-氧化锡奈米粒子取代有机电子传导材料。为制备出高载子传输能力、尺度适当以及适用於钙钛矿光伏元件之氧化锡奈米粒子,本研究以化学法配合水热法合成出具结晶性之钽掺杂氧化锡奈米粒子(Sn0.925Ta0.075O2),由钽掺杂的方式,氧化锡奈米粒子相较於未掺杂的氧化锡奈米粒子具有较高的载子浓度(carrier density),并藉此提升氧化锡薄膜的导电性,其中钽含量从XPS分析得知为6.75 mol%。为了使分散於油相有机溶剂的Sn0.925Ta0.075O2奈米粒子表现出较佳的载子收集能力,我们以短碳链的3-MPA (7.5 wt%) 进行固态配基置换,减少Sn0.925Ta0.075O2奈米粒子表面的长碳链油酸配基,其光电转换效率可由11.43 %提升至12.73 %。为了进一步优化Sn0.925Ta0.075O2薄膜的电性,我们结合了高导电性的多壁奈米碳管(CNT)以增强电子的收集能力并且减少电子电洞复合的可能。将0.075 wt% CNT混掺进Sn0.925Ta0.075O2後,光电转换效率可以达到14.61 %。最後,由於钙钛矿层为在空气中利用热铸法所制成,其较容易产生缺陷,因此以五氟碘苯(IPFB)针对钙钛矿主动层和电子传导层进行界面修饰,钝化与钙钛矿界面的离子缺陷,避免载子在钙钛矿与电子传导层界面间产生累积以及复合,而改质後的元件效率可更加提升至15.48 %。在光稳定性以及高温高湿的稳定性测试後可以得知,以p型NiOx和n型改质Sn0.925Ta0.075O2奈米粒子作为载子传输层之钙钛矿太阳能电池相较於以PC61BM作为电子传导层的元件具有更好的稳定性。其封装元件於连续照光(AM 1.5, Xenon lamp)和高温高湿测试(85 oC和85 % RH)可维持80 %的初始效率超过600小时和1000小时,此结果为现今使用全无机载子传导层之钙钛矿太阳能电池中稳定性最佳的结果,同时也减小了迟滞现象的发生。这些结果显示,透过使用改质後的Sn0.925Ta0.075O2作为无机电子传导层可以成功制备出低制造成本、良好效率表现且优异稳定性的钙钛矿太阳能电池。