随着科技的发展,人类对能源的需求量持续上升。近年来,钙钛矿太阳能电池由于具有光电转换效率高、制备工艺简单以及成本低廉等优点,成为能源领域的研究热点。为了实现工业化应用,一方面需要器件具有较高的性能;另一方面要求器件具有较高稳定性,以适应各种应用环境。本文主要围绕高性能钙钛矿太阳能电池开展研究工作,通过优化材料的制备工艺和能带结构设计提升电池性能,具体研究内容和成果如下:（1）探索并优化了浸泡法和固相法制备平面结构钙钛矿材料的制备工艺。首先,我们采用溶液浸泡的方法制备平面结构钙钛矿材料,具体探索了浸泡时间和甲基碘化胺（MAI）浓度对钙钛矿材料质量的影响。实验发现,增加浸泡时间可以提高碘化铅转化为钙钛矿的反应程度,但当浸泡时间超过5min后,增加浸泡时间对钙钛矿的转化效果影响不大。MAI溶液的浓度对材料质量影响较大。低浓度时,材料生长相对缓慢,形成的钙钛矿晶粒尺寸较大,但易出现碘化铅转化程度低、薄膜不连续的问题。高浓度下,薄膜的均匀性较好,但钙钛矿晶粒尺寸较小。总体而言,采用浸泡法制备平面结构的钙钛矿材料容易出现碘化铅残留的问题,不利于制备高性能平面结构钙钛矿太阳能电池。因此,我们继续探索了固相法制备平面结构的钙钛矿材料的工艺,主要探索旋涂转速、静置时间和基底温度对钙钛矿材料质量的影响。实验发现,当转速为6000rpm,静置时间为20s、基底温度为60℃时,制备器件最高效率可达16.8%。（2）研制了新型能带渐变型平面钙钛矿电池。我们通过交替热蒸镀的方式制备了材料组分渐变的卤化铅前驱层,通过上述固相法制备工艺,实现了能带渐变平面钙钛矿电池研制。研究结果显示,在碘化铅前驱层中添加溴化物确实可以改变钙钛矿材料的组分,从而实现钙钛矿材料中的能带调控。另外,梯度型的能带结构大幅降低了载流子寿命并提高了载流子分离效率,研制的能带渐变型平面钙钛矿电池平均转换效率为17.5%,最高转换效率为18.2%,相比于相同工艺制备的传统器件效率提高1～2%。