在新型光伏发电领域,经过十多年的发展,具有易制备及优异性能的钙钛矿光伏器件的光电转换效率从3.8%跃升到25.4%。高效率的光伏器件关键在于获得高质量的钙钛矿薄膜。其中,添加剂的引用对获得高质量的钙钛矿薄膜效果显著,如碱金属盐的掺杂。特别是钾盐(K)在改善钙钛矿薄膜形貌、增强结晶性、减缓滞回、抑制相分离及非辐射复合方面效果显著。然而关于碱金属钾盐的掺杂仍有问题亟待解决。主要如下:(1)目前碱金属钾盐的掺杂形式主要是碘化钾(KI),与KI有相似结构的溴化钾(KBr)和氯化钾(KCl)的掺杂却鲜有报道。据研究表明KCl在电子传输层和钙钛矿薄膜界面对钙钛矿光伏器件缺陷钝化有显著作用。(2)目前对于KI的掺杂机理仅仅简单归结于碱金属钾离子(K⁺),忽略了卤素阴离子对钙钛矿器件性能的影响,引起了碱金属K⁺在钙钛矿晶格中位置多样的争议结论,进而阻碍了对碱金属K⁺掺杂深层机理的探究。针对上述问题,本文从载流子动力学和电化学性能角度,探究了KCl的添加对钙钛矿薄膜及器件性能的影响。进一步地,通过添加同摩尔量的KI、KBr和KCl引入钙钛矿前驱体,系统的探究了碱金属钾卤素掺杂对钙钛矿薄膜及器件的作用机理。本文的主要研究内容如下:(1)通过KCl添加进入钙钛矿前驱体,揭示了KCl的添加对钙钛矿薄膜表面形貌、结晶取向、吸收光强、光致发光-荧光载流子寿命、缺陷态密度、界面传输及光电性能的影响,获得了超过19%的光电转换效率的钙钛矿电池。(2)通过引入同摩尔量的KI、KBr和KCl到钙钛矿前驱体,探究了碱金属钾卤素掺杂的钙钛矿薄膜的晶格变化,揭示了添加剂中卤素阴离子对薄膜光电性能机理探索的影响,解决了碱金属钾离子在钙钛矿晶格中位置不确定的争议性问题。最后研究了卤素钾盐作为添加剂对钙钛矿薄膜结晶质量、形貌结构及光电性能的重要影响,分析了碱金属钾离子在钙钛矿中存在的形态,阐明了领域中碱金属钾在钙钛矿薄膜中的钝化作用,实现了超过21%光电转换效率的钙钛矿太阳电池器件。本文的研究系统探究了碱金属钾盐掺杂对钙钛矿薄膜及器件的作用机理,解决了碱金属钾离子在钙钛矿晶格中位置不确定的争议性问题,提供了一种通过富钾相钝化来实现高效率钙钛矿器件的方法。