能源是人类社会存在和发展的基础。煤、石油和天然气等传统化石燃料的大量使用引起了诸如能源危机和环境污染等一系列问题,使得人们探寻新的清洁、安全和可再生的能源。在可再生能源中,太阳能是人类取之不尽用之不竭的清洁能源,不产生任何的环境污染。在太阳能电池中,钙钛矿太阳能电池因其丰富的原材料、简单的制备工艺、优异的光捕获能力等优点,吸引了科研工作者的广泛关注,是一种潜力巨大的薄膜太阳能电池。然而,钙钛矿太阳能电池目前仍存在稳定性差和机理不清楚等诸多问题,这些问题影响了钙钛矿电池的广泛应用,更为重要的是,钙钛矿电池目前所表现出的能量转换效率还远远没有达到其理论值,仍有很大的提升空间。在此背景下,我们尝试在钙钛矿材料成膜过程中固定离子,从而提高器件的稳定性;此外,我们尝试通过掺杂提高器件的的转换效率。(1)电池稳定性的改善。首先从结构上来说,钙钛矿材料的结构可用ABX3表示,只有当A、B、X这三种基团的大小满足特定的条件时,才会形成我们需要的具有优异性能的钙钛矿材料;其次,钙钛矿电池材料,尤其是CH3NH3PbI3对水氧非常敏感,长期暴露在外界的空气中,会加速其分解;另外,钙钛矿太阳能电池在长时间的光照条件下,在其内建电场的推动下,会有大量的离子迁移(主要是CH3NH3+和I-),也会逐渐分解。针对以上问题我们尝试在钙钛矿材料成膜过程中固定离子,进而减弱甚至消除器件在外界条件下的离子迁移现象,最终达到提高器件稳定性的目的。(2)电池转换效率的提高。针对钙钛矿太阳能电池实际能量转换效率与其理论值存在一定的差距的问题,我们尝试通过掺入过渡族金属离子Zn2+提高了钙钛矿薄膜的成膜质量、光捕获能力和少子寿命,进而提高了电池的转换效率。