近年来,基于钙钛矿（Perovskite）材料的太阳能电池以其优异的光电转换效率（Power Conversion Efficiency,PCE）,成为了最具有发展潜力的光伏器件。但是在钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells,PSCs）发展的过程中仍存在很多问题,阻碍了钙钛矿太阳能电池进一步商业化的脚步。目前钙钛矿太阳能电池发展遇到了电学与光学上的问题,第一在电学主要体现在载流子输运过程中受到体内、界面缺陷和能级错位的影响,导致非辐射复合损耗的增加,妨碍了其效率进一步提升。因此,降低能级错位及界面缺陷态等损耗对于实现高效钙钛矿太阳能电池至关重要。第二在光学上体现在电池的表面反射造成钙钛矿太阳能电池的吸收效率低,所以研究如何减小太阳能电池表面反射造成的损耗,同时增强吸收层对光的吸收,提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率具有重要意义。本文通过建立了太阳能电池的光学与电学模型,以时域有限差分法（Finite Difference Time Domain,FDTD）数值求解麦克斯韦方程和半导体方程,在电学和光学上对电池器件进行优化,主要的研究内容与工作如下:一、针对PSCs在电学方面的损耗,本文研究了钙钛矿太阳能电池中双层电子传输层（Electron Transport Layer,ETL）及其阶梯状导带结构对器件性能的影响,揭示了活性层与传输层之间的导带偏移量对两者之间界面复合及性能提升的机理。另外,研究了体内缺陷态密度对单层及双层电子传输层结构下的电池性能影响,研究发现在高缺陷态密度下,双层结构比单层结构具有更高的效率。本文研究表明双层电子传输层结构不仅能改善界面能级错位损耗,还可以降低电池性能受体内及界面缺陷影响,对制备高性能太阳能电池提供指导意义。二、针对PSCs光学由于表面反射造成损耗的问题,通过利用光电一体化模型研究了添加抗反射涂层与光栅结构对电池性能的影响,对这两种结构钙钛矿太阳能电池在300nm～900nm入射波长范围内的吸收效率进行分析。结果表明:相对于传统结构,两种结构在对电池器件的光吸收效率上均有提高,最后对抗反射层厚度与光栅结构进行了优化设计,该研究结果为制备高性能钙钛矿太阳能电池提供了参考。