能源与环境问题是制约世界经济和社会可持续发展的两个突出问题。地球资源日益紧缺，然而能源消耗却是急速增长；同时随着大量化石能源的消耗，大气环境逐渐恶化、全球变暖加速。面对这样的局面，如何寻找新能替代能源，如何对替代能源进行开发和利用成为世界各国工作中的重要议题。我国更是大力发展新型能源，以调整我国的能源结构过于失调的局面。令人欣慰的是，在国家政策的指引下，该局面得到一定程度的改观。根据近期国家权威部门发布的有关数据,2018年我国能源消费结构继续优化,煤炭消费比重首次降至60%以内,天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费量占能源消费总量的比重已提高到22.1%左右。

在现有光伏器件中，单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应繁琐的电池工艺影响^[1]，致使单晶硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了降低成本，寻找单晶硅电池的替代产品，现在发展了薄膜太阳能电池，其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表。

自从2009年^[2] CH₃NH₃PbI₃第一次被引入钙钛矿太阳能电池中作为吸光材料以来, 有机-无机杂化钙钛矿电池引领了太阳能电池领域的研究热潮。在过去的几年里, 钙钛矿太阳能电池的效率由3.8%^[3]迅速增长到23.7%。这是因为钙钛矿材料具有优异的性能, 包括合适的带隙、高吸收系数(~104 cm^#8722;1), 载流子寿命高达300 ns以及扩散长度可达到1μm^[4]。但是有机—无机杂化太阳能电池性能稳定性存在一定的问题，特别是在紫外光照、水汽条件下，其效率会发生衰减。早在1893年就报道了采用Cs阳离子制备的全无机钙钛矿具有优异的稳定性^[5]. 其中最常见的材料为CsPbI₃ 和CsPbBr₃, 它们在温度达到其熔点(约460℃)时也不会分解^[6], 采用CsPbI₂Br制备的太阳能电池具有很好的热稳定性^[7]。全无机钙钛矿电池具有比有机-无机杂化钙钛矿电池更佳的热稳定性、适用于叠层电池的宽带隙，在近几年受到了人们的热切关注，并取得了一系列显著的突破。但由于CsPbI₃^[8]存在结构不稳定的问题，而CsPbBr₃^[9] 由于带隙过大而不适用于制备高效太阳能池。此外，Kojima ^[10]等人研究发现，基于CsPbBr₃和碳电极的全无机钙钛矿太阳能电池，是首个完全以无机材料构成的钙钛矿太阳能电池，其性能非常稳定，无需在手套箱中操作。这种全无机钙钛矿太阳能电池在未封装的情况下，在90％-—95％相对湿度的空气中存放3个月性能无衰减，可以耐受22至100 ℃的极端温度范围。CsPbI₃ 作为无机钙钛矿材料的典型代表，其带隙为1.73eV, 非常适合作为叠层电池中顶电池的活性层材料^[11]。同时全无机钙钛矿合成所需原料较有机—无机钙钛矿所需原料也便宜不少，对于研究的大规模开展提供了便捷。但CsPbI₃ 室温相稳定较差，在水汽等外界因素的作用下，具有光学活性的黑相易转变生成不具备光学活性的黄相。另外，获得高质量CsPbI₃比较困难，使得CsPbI₃ 基太阳能电池进展缓慢。带隙为1.92 eV的CsPbI₂Br在无机钙钛矿太阳能电池中实现了器件功率转换效率为16.07%^[12]。因此混合卤素的CsPbI₂Br 由于拥有更好的结构稳定性和较宽的吸收受到了更多的关注。

离子掺杂是调控半导体性能的有效手段之一^[13]。对于铅卤钙钛矿,离子掺杂不仅能赋予钙钛矿新颖的性能,而且能够有效提升其稳定性^[14]。将Mn² 离子引入CsPbCl₃量子点的晶格中得到CsPb_xMn_1-xI₃量子点，该量子点储存一个月仍然保留最初的立方相结构。韦祎等^[15]制备了合金型CsPb_xMn_1-xI₃量子点,Mn² 离子的掺杂能够有效稳定量子点。李营等^[16]提出了钙钛矿的稳定性差与其较低的形成能有关,适当的掺杂能够有效提升其形成能，该课题组通过理论计算得出掺杂Mn² 、Sn² 、Cd² 、Co² 、Zn² 和Sr² 能够分别将钙钛矿的形成能由-6.45eV提升至-6.77、-6.85、-6.84、-6.81、-6.86和-6.93eV(掺杂比例为2.08%),掺锰后其热稳定性和环境稳定性都显著提高。向万春等^[17]发现通过Eu掺杂CsPbI₂Br得到的CsPb_0.95Eu_0.05I₂Br具有较好的稳定性。因此，我们将改变ABX₃中B的组成，从而提升晶体结构的稳定性。基于CsPbI₂Br材料，通过掺杂In得到CsPb_1-xIn_xI₂Br，并研究其热力学稳定性，同时用其来制备太阳能电池。并采用SEM、TEM、太阳光模拟器等仪器对器件的薄膜形貌晶格、光电性能、电池稳定性等进行表征，研究其界面的电荷复合情况，提出复合机理。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

2.1.1材料制备：

制备全无机钙钛矿CsPb_1-xIn_xI₂Br（x分别为0，0.05，0.10，0.15）材料。该材料是将CsI、PbBr₂、InBr₃、PbI₂以一定的摩尔比在DMF溶剂中混合溶解而成的。

2.1.2材料表征：