有机无机杂化钙钛矿材料因其优异的光物理性质,在钙钛矿太阳能电池（PSCs）、发光二极管（Pe LEDs）等光电转换器件领域有着广泛的应用前景。迄今为止,小面积PSCs的光电转换效率（PCE）已经超过25%,其值已经超过产业化CIGS太阳能电池（～23%）,并且与单晶硅太阳能电池最高效率（～26%）相接近。Pe LEDs（绿光）的外量子效率（EQE）更是在近几年时间内飙升到28%。然而,有机无机杂化钙钛矿材料在大气环境中受水分子、氧气分子及温度影响很容易发生分解,导致器件性能急剧下降。此外,Pb等元素所具有的毒性也限制了其商业化的进程。针对以上问题,本论文根据半导体合金制备和物性基本理论,以获得性能稳定、绿色环保的钙钛矿光电器件为目标,从材料成分和制备工艺优化两方面入手,制备了MA（Pb/Sn/Cu）I3半导体合金型钙钛矿薄膜,组装了PSCs和Pe LEDs两类典型光电转换器件,并对其光物理性能和稳定性的提升展开了系统的探索。主要研究结果如下:（1）提出了利用小尺寸碱金属阳离子（Cs+、Rb+、K+）掺杂释放晶格微应变的策略,获得了高质量合金型MAPb1-xSnxI3钙钛矿薄膜和高效率近红外Pe LEDs。通过Sn2+掺杂可有效减小MAPb I3半导体带隙至近红外区,但Sn2+与Pb2+之间离子半径不匹配导致的晶格微应变严重影响薄膜结晶质量,导致薄膜中存在大量缺陷。通过半径较小碱金属阳离子（Cs+、Rb+、K+）掺杂取代MA+阳离子,减小了MAPb1-xSnxI3钙钛矿薄膜晶格中的微应变,制备了具有低缺陷态密度、较高载流子迁移率以及较高发光效率的MAPb1-xSnxI3合金钙钛矿薄膜,进而组装了结构为ITO/Poly-TPD/MAPb1-xSnxI3/TPBi/Li F/Al的MAPb1-xSnxI3合金Pe LEDs器件。其中,MAPb0.8Sn0.2I3基合金Pe LEDs在近红外的EQE达到9.6%,为目前含Sn基近红外Pe LEDs的EQE最高值。此外,K+掺杂的MAPb0.8Sn0.2I3合金Pe LEDs器件表现出更好的工作稳定性,且经过45天氮气环境存储后,K+掺杂的Pe LEDs仍然保持其初期EQE的90%左右。通过进一步调节Pb/Sn(MAPb1-xSnxI3,x=20%,40%,60%,80%)中Sn/Pb化学计量比,制备了EL发射峰位在868 nm～917 nm范围可调的Pe LEDs,对应器件的EQE分别由0.2%左右提高到了9.6%、7.03%、3.34%和0.65%。但是,含易氧化Sn2+离子的钙钛矿材料在空气中的稳定性仍是个挑战。（2）为克服MAPb1-xSnxI3合金器件极易被氧化(Sn2+/4+)的问题,选用铜离子代替锡离子制备了MAPb1-xCuxI3合金钙钛矿薄膜,组装了基于MAPb1-xCuxI3合金的高效率PSCs。通过Cu2+取代Pb2+制备了MAPb1-xCuxI3合金钙钛矿,不仅可以有效降低有毒Pb元素的含量,且材料稳定性比Pb/Sn合金好。但是,溶液法制备钙钛矿薄膜过程中形成的有机胺空位(VMA)会导致卤化物悬空键和卤化物间隙（Ii）等缺陷的形成,进而导致PSCs效率降低。通过在MAPb1-xCuxI3基合金钙钛矿薄膜中引入具有强氢键作用的Gua+离子,能与卤素原子结合,进而钝化薄膜中存在的卤素缺陷,获得了缺陷态密度低、荧光发光效率高的少Pb型MAPb1-xCuxI3合金钙钛矿薄膜,进而组装了结构为ITO/PTAA/MAPb1-xCuxI3/PCBM/BCP/Ag的反式PSCs器件。当Cu含量为5%、10%和20%时,电池的PCE分别达到了9.69%、9.05%和8.81%,该效率为同类合金钙钛矿材料目前报道的最高效率之一,同时,得益于薄膜中缺陷的氢键钝化作用,MAPb1-xCuxI3合金PSCs在环境中存放稳定性也得到了明显提高。（3）利用二维（2D）钙钛矿的结构特性和氟化材料表面的疏水特性,设计了一种氟化2D/3D钙钛矿复合结构,进一步提高了MAPb1-xCuxI3合金PSCs器件在工作环境中的稳定性。3D有机无机卤化物钙钛矿中的MA+阳离子具有挥发性和吸湿性,导致这类材料在环境中极易发生分解。选择4-三氟苯基甲基胺阳离子（CF3PMA+）作为有机间隔物,在3D MAPb1-xCuxI3薄膜表面原位形成了氟化2D钙钛矿超薄层,形成了具有2D/3D复合结构的MAPb1-xCuxI3钙钛矿薄膜。与普通MAPb1-xCuxI3薄膜相比,该复合薄膜具有更强的荧光效率、更低的缺陷态密度,未封装的MAPb I3钙钛矿薄膜在环境中具有更好的稳定性,在放置22天后仍能保持黑相钙钛矿。当Cu含量分别为5%、10%和20%时,相应电池的PCE分别达到了7.82%、7.35%和7.34%。特别是Cu含量为20%时,在环境中存放20天后,其效率由衰减到初始效率的20%提高到了60%以上。（4）从制备工艺出发,以环境友好型离子液体醋酸甲基胺（MAAc）为溶剂,在大气环境中刮涂制备了大面积MAPb1-xCuxI3基合金钙钛矿薄膜和PSCs器件。除Pb毒性外,钙钛矿前驱体溶液的不稳定性以及有毒有害溶剂的使用也将限制其应用。此外,传统旋涂法尚无法实现大面积均匀钙钛矿薄膜的制备,刮涂法有望实现大面积钙钛矿薄膜的制备。目前,刮涂法制备大面积钙钛矿薄膜通常需要添加表面活性剂,使制备过程变繁琐。本文选用绿色醋酸甲基胺MAAc作为刮涂法的溶剂,MAAc中的甲基胺可与Pb I2形成N-H…I氢键,保护I-不被氧化,且MAAc具有比较大的黏度,有助于进一步保护钙钛矿前驱体溶液不被环境中的水分子影响。以MAAc为溶剂,无表面活性剂条件下,在空气环境中刮涂制备了少Pb型大面积（1.5×2 cm~2）MAPb1-xCuxI3合金薄膜,组装了结构为FTO/Ni Ox/MAPb1-xCuxI3/PCBM/BCP/Ag的少Pb型PSCs器件。当Cu含量为5%时,小面积器件的PCE达到10%以上,当Cu含量为10%时,小面积器件的PCE达到6%以上,器件效率与传统旋涂法制备的器件效率相当。此外,大面积（1cm~2）电池器件的PCE分别达到3.1%（x=5%）和1.8%（x=10%）。未封装的器件在环境中具有良好的稳定性,存放20天后,其PCE仍能保持其初始PCE的80%以上。