钙钛矿太阳能电池由于具备效率高、成本低、制备工艺简单等优点,是极具发展前景的新型太阳能电池。传统钙钛矿太阳能电池多以有机-无机杂化钙钛矿作为吸光材料,然而,该类材料的不稳定性以及铅毒性阻碍了钙钛矿太阳能电池的进一步商业化应用。因此,针对钙钛矿材料的稳定性以及铅毒性两方面的优化和改进成为近年来研究的热点问题之一。在此基础上,一系列无机钙钛矿材料进入了人们的视野。相对于有机-无机钙钛矿材料,无机钙钛矿材料在稳定性以及毒性两方面有很大改善。本文研究了金属元素掺杂无机钙钛矿对材料性能的影响,具体研究内容如下:1.将乙酰丙酮钐(Ⅲ)(Sm(acac)3)掺杂到CsPbI2Br的前驱体溶液中,通过调整Sm(acac)3的掺杂比例以及退火条件,获得高质量的CsPbI2Br薄膜,并将其应用在倒置(p-i-n)结构无机钙钛矿太阳能电池中。实验结果表明,掺杂的Sm3+不仅部分取代了 Pb2+位点,产生了略微收缩的钙钛矿晶格,而且调节了钙钛矿的生长并钝化了NiOx/CsPbI2Br界面。最佳Sm(acac)3掺杂浓度(0.15 mol%)下的CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池显示了出色的光伏性能,最高功率转换效率(PCE)为12.86%。此外,Sm(acac)3掺杂CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池表现出更好的热稳定性,在85℃条件下加热200小时后,Sm(acac)3掺杂的器件保留了其原始PCE的90%。2.通过溶液法制备无机非铅双钙钛矿Cs2AgInC16,并通过Fe3+掺杂取代In3+,在不改变晶体结构的前提下,调控材料的带隙。Cs2InAgCl6的带隙为3.3 eV,而Cs2AgIn0.89Fe0.11Cl6的带隙为1.75 eV。此外,Fe3+掺杂使材料在室温下表现出顺磁性,一定程度上可以扩大钙钛矿的应用范围。Cs2AgIn1-xFexCl6钙钛矿还具有出色的稳定性,在室温环境下放置60天,仍保持钙钛矿的晶体结构,非常适合实际应用。