从2009年至今,钙钛矿太阳能电池（PSCs）的效率得到了飞速的提升。而且,PSCs的实验制备工艺简单,效率还有很大的提升空间。但目前PSCs中普遍使用昂贵的spiro-OMeTAD作为空穴传输材料层（HTM）,同时采用Au或Ag作为电极,高昂的生产成本极大地限制了PSCs的大规模应用。为降低钙钛矿电池的制备成本,本文从理论和实验两方面开展了PSCs的设计和制备研究。理论上,寻求合适的材料来取代spiro-OMeTAD作为HTM,同时设计C电极取代贵金属电极。经过筛选,我们选择无机材料WO₃和CuSCN作为HTM,利用VASP软件对无机材料特性进行计算分析后,进一步采用AFORS-HET软件对FTO玻璃/TiO₂致密层/CH₃NH₃PbI₃层/HTM/C电极的电池进行结构优化仿真。模拟结果发现:钙钛矿层的最优厚度为400⁵00 nm,钙钛矿层/HTM界面态密度宜控制在10¹11 cm^-2·eV^-1以下。而对比两种不同HTM的钙钛矿电池的J-V曲线可以发现:以WO₃和CuSCN作为HTM的钙钛矿太阳电池性能均接近以spiro-OMeTAD作HTM的太阳电池,因此这两种材料都可作为合适的HTM,但以WO₃作HTM的电池性能表现更优异,其最佳光电性能为:V_oc=1.263 V,J_sc=23.58 mA/cm²,FF=80.12%,PCE=23.97%。实验上,首先进行了旋涂工艺研究,探索了实验过程中转速对每一层薄膜形貌的影响。通过SEM测试,发现制备TiO₂致密层的最佳转速为4500 RPM,制备TiO₂多孔层的最佳转速为5000 RPM,而制备钙钛矿层的最佳转速也是5000 RPM。其次,研究了清洗工艺对钙钛矿太阳电池性能的影响。将三氯乙烯引入到FTO玻璃的清洗过程中,对比未采用三氯乙烯清洗的样品,可以发现:采用三氯乙烯清洗后,FTO玻璃表面生长的TiO₂致密层非常均匀,同时后期生长的钙钛矿薄膜更加均匀。因此可以认为三氯乙烯能解决FTO玻璃表面的悬挂键对实验的影响,所制备的PSCs的PCE达到7.58%。最后,为了降低PSCs制备过程中电能的消耗,采用Al₂O₃替换TiO₂作为多孔层,从而将多孔层的烧结温度从500℃降到150℃,制备PSCs的V_oc=0.82 V,最佳PCE为3.04%。