有机无机杂化的甲胺/甲醚碘化铅钙钛矿由于其拥有完美的光吸收材料的所有条件:适合的直接带隙、高的吸收系数、优异的载流子输运性能和高的缺陷容忍度等优点受到广大研究者的高度关注。特别是钙钛矿电池的转换效率从2009年的3.8%提高到2017年的22.1%,在短短几年的时间内其效率提升之快是硅太阳能电池,有机电池和薄膜太阳能电池没有达到的。此外钙钛矿太阳能电池还具有易制备,低消耗,原料充足等优点。因此,钙钛矿太阳能电池有希望成为下一代太阳能电池!然而,由于钙钛矿的禁带宽度在1.5-2.04eV之间,使得太阳能光谱中能量低于禁带宽度的太阳光没有办法被电池利用。因此将红外光转换为可以被电池吸收利用的可见光对提高电池效率非常重要。通常来讲,钙钛矿电池的一般结构是:FTO玻璃基底/致密层TiO₂/介孔层TiO₂/钙钛矿层/空穴传输层/金电极。太阳光通过玻璃基底、TiO₂层照射到钙钛矿层,钙钛矿吸收光子能量产生激子,由于激子的结合能很低,在常温下激子分离成电子空穴对,电子和空穴分别通过电子传输层和空穴传输层传导到电池两极,从而形成电势差。因此,可以通过优化电子传输层来提高电池的光吸收、电子注入效率和电子传输速度。本论文的主要研究内容为:首先利用溶胶凝胶的方法制备并优化出最优比例的上转换TiO₂发光材料,然后用发光TiO₂来修饰介孔TiO₂层。钙钛矿层利用甲胺甲醚溴碘铅混合物做为电池的吸光层,吸收太阳光的能量产生电子空穴对。同时优化修饰层中发光TiO₂和纯TiO₂的含量的多少来得到最优的电池器件,并对其性能和原因进行了深入的研究。第一部分:通过在TiO₂中掺杂稀土元素Ho³⁺,Yb³⁺使TiO₂可以在近红外区域吸收更多的能量。并且通过加入Mg²⁺使得上转换TiO₂的发光强度更高。通过优化Ho³⁺、Yb³⁺、Mg²⁺的量得到最优的上转换二氧化钛发光材料（UC-Mg-TiO₂）。用UC-Mg-TiO₂去修饰介孔TiO₂（mp-TiO₂）,当太阳光通过电子传输层也就是TiO₂层时上转换发光材料可以将近红外光转换成可见光从而提高电池性能。通过优化不同量的上转换TiO₂ sol-gel混合纯的TiO₂ sol-gel来修饰mp-TiO₂,从而得到最优的电池器件,其中最高的电池的光电转换效率达到了16.3%。相比于未修饰的电池器件的效率15.2%来说提高了1.1%。为了解释这种电池效率的提高对这两种电池做了一系列的测试和表征。并利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、瞬态和稳态荧光光谱（PL、TRPL）等来分析电池效率提高的原因。综合这些测试结果可以得出60%UC-Mg-TiO₂修饰介孔层不但可以提高TiO₂对载流子的传输性能还可以扩大对太阳光的利用率,把不能被电池利用的近红外光转换为可以被电池吸收的可见光,最终获得了16.3%的光电转换效率。第二部分:在第一部分的基础上我们对上转换TiO₂的掺杂元素做了改变。在第一部分我们做的是Ho³⁺、Yb³⁺、Mg²⁺三掺TiO₂获得上转换发光材料,本部分我们选用Li替换Mg来获得更优的上转换二氧化钛发光。实验发现UC-Li-TiO₂的上转换荧光强于UC-Mg-TiO₂的上转换荧光。当电池效率各自达到最优的时候,用50%UC-Li-TiO₂修饰mp-TiO₂的导电性高于用60%UC-Mg-TiO₂修饰的介孔层的导电性。从紫外光电子能谱（XPS）、紫外可见近红外吸收谱中可以看出,Ho³⁺、Yb³⁺、Li⁺掺杂二氧化钛后可有效减少其氧空位,减小二氧化钛带隙。从瞬态和稳态荧光光谱、电化学阻抗谱（EIS）可看出50%UC-Li-TiO₂修饰过的介孔层可以更快更多的将钙钛矿产生的电子提取出来,且减小电子空穴的复合。所以用具有导电性的UC-Li-TiO₂来修饰电池的介孔层可以进一步提高电池性能,最终获得了16.9%的高的光电转换效率。