钙钛矿太阳能电池由于其简单的工艺、低成本以及高功率转换效率等优点而在光伏技术领域引起了极大的关注。最近,铅基钙钛矿太阳能电池的验证效率已超过25.2%,与传统的晶体硅太阳能电池相当。然而,钙钛矿太阳能电池想要实现最终的商业化需要克服两个主要问题,分别是稳定性和毒性。鉴于上述两个缺点,探索稳定且无毒的非铅钙钛矿替代材料具有十分重要的意义。铋基钙钛矿材料因为无毒且在空气中表现出很高的稳定性而成为非铅钙钛矿太阳能电池应用的候选材料。目前,铋基钙钛矿太阳能电池已经获得了约3.6%的光电转换效率,但相对铅基和锡基钙钛矿太阳能电池来讲,效率还比较低。本论文通过制备工艺优化、添加剂改善钙钛矿薄膜质量以及界面优化等方法提升铋基钙钛矿太阳能电池性能。相关的研究主要包括以下几个方面:（1）通过前驱体组分调控制备了两种组分比例的铯铋碘钙钛矿材料(Cs Bi₃I₁₀和Cs₃Bi₂I₉),结果表明基于Cs Bi₃I₁₀结构的钙钛矿薄膜的光电响应大大拓宽,可以获得更高的短路电流密度;对于Cs Bi₃I₁₀钙钛矿薄膜,通过对氯苯反溶剂滴加时间的优化,可以得到较高质量的薄膜;此外,继续探索了Cs Bi₃I₁₀前驱体溶液浓度对钙钛矿薄膜表面形貌、紫外吸收光谱和结晶性的影响。最终,在最佳的制备工艺条件下,基于Cs Bi₃I₁₀钙钛矿材料制备的太阳能电池光电转换效率为0.21%。（2）通过添加剂对Cs Bi₃I₁₀薄膜进行形貌调控,对比了三种不同添加剂硫氰酸铵（NH₄SCN）、氯化甲胺（MACl）和柠檬酸（CA）,对钙钛矿薄膜质量的影响,结果表明硫氰酸铵和氯化甲胺两种添加剂对器件性能的提升不是很显著。相比较而言,柠檬酸添加剂的效果更加明显。通过N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶剂工程结合柠檬酸浓度优化,可以制备出排列有序的二维纳米棒状结构,该薄膜更有利于电荷传输,所制备的铋基钙钛矿太阳能电池光电转换效率提升至0.56%。（3）通过在空穴传输材料聚[双（4-苯基）（2,4,6-三甲基苯基）胺]（PTAA）中使用4-叔丁基吡啶-锂盐（t BP-Li TFSI）复合物作为添加剂,能够抑制游离4-叔丁基吡啶（t BP）对界面造成的腐蚀,基于t BP-Li TFSI复合物添加剂的空穴传输层所制备的Cs Bi₃I₁₀钙钛矿太阳能电池的光电转换效率能够提升至0.74%,且具有更高的器件稳定性,能够在超过25天的时间内保持了90%以上的初始效率。另外,在Cs Bi₃I₁₀钙钛矿薄膜表面引入三辛基磷氧化物（TOPO）钝化层,能够减少钙钛矿薄膜的缺陷,抑制了非辐射复合,且提高了薄膜的空气稳定性,最终优化的器件光电转换效率达到0.79%。通过对以上相关工作的研究,我们希望能为铋基钙钛矿太阳能电池的发展提供一些具有参考价值的性能提升的方法。