钙钛矿光伏材料具有光吸收系数高、载流子迁移率大、激子束缚能低、缺陷容忍度高等突出的光电性质,近十年在光伏领域取得了长足发展,钙钛矿电池（PSCs）的最高认证光电转换效率（PCE）已达到了25.5%,接近单结硅电池的最高实验室PCE（26.7%）。在单结硅电池成本居高不下,并逐渐接近PCE极限（29.4%）的困境下,进一步提高电池PCE面临技术难度大、成本高等巨大挑战。基于此,钙钛矿/硅叠层电池技术是有效利用太阳光谱能量,打破晶硅电池理论PCE极限的重要选择。高效稳定的钙钛矿材料体系及太阳电池和兼具高导电性和高透光性的透明电极是制备钙钛矿/硅叠层电池的重要技术。为了获得高PCE、稳定性好且工艺简单的钙钛矿太阳电池及钙钛矿/硅叠层电池,本论文重点研究了钙钛矿薄膜结晶及形貌调控、电子和空穴传输层的界面修饰及改性等对PSCs光伏性能和稳定性的影响及作用机制。在此基础上,对透明PSCs从理论计算、透明电极工艺制备和器件光学、电学特性进行了研究,并实现了四端钙钛矿/硅叠层电池的制备,得到28.3%的PCE,为同期四端钙钛矿/硅叠层器件最高PCE。具体如下:1.钙钛矿太阳电池电荷传输层调控与改性在ITO/SnO2/perovskite/spiro-OMeTAD/Ag的正向结构PSCs中,通过在SnO2电子传输层（ETL）上旋涂石墨烯量子点（GQDs）,有效改善了PSCs中ETL/钙钛矿层界面能级匹配和载流子复合问题。研究表明,基于SnO2:GQDs ETL的PSCs开路电压(VOC)和短路电流(JSC)分别提升至1.11 V和24.4 m A/cm2,最终的PCE由18.6%提升至21.2%。针对空穴传输层（HTL）spiro-OMeTAD的不稳定问题,将PMMA按一定比例掺入spiro-OMeTAD中,其中掺杂2 mg/m L PMMA的PSCs获得了最优性能,其PCE超过了21%。同时,PMMA的引入大大提高了PSCs的储存稳定性,在25°C、相对湿度30%空气条件下存储80天后,电池仍能保持初始PCE的75%。还进行了无机HTL探索,提出了金属热氧化法制备高质量氧化镍（NiOx）HTL,实现了钙钛矿/阳极间的能级匹配,提高了界面空穴传输与收集效率,基于该方法制备的反向结构钙钛矿电池（FTO/NiOx/perovskite/PCBM/Ag）PCE为18.13%,高于传统溶胶凝胶法NiOx的PSCs（17.33%）,且具有高的稳定性,在空气中存储90天后仍能保留94%的初始PCE。2.钙钛矿光吸收层物性调控首次基于MA+、FA+、Gua+三元混合阳离子对钙钛矿薄膜进行了组分调控。胍盐的引入使得钙钛矿初始成核点减少、结晶时间增加,在结晶过程中Ostwald熟化机制和定向键合生长机制主导了钙钛矿晶粒的生长,使得晶粒尺寸增大。基于三元混合阳离子的钙钛矿薄膜平均晶粒尺寸为0.9μm,最大晶粒尺寸接近1.3μm,远高于MA+、FA+基钙钛矿薄膜晶粒尺寸。增大的晶粒尺寸减少了晶界和内部缺陷,基于Gua0.1（FAMA）0.9Pb IxCl3-x组分的PSCs获得了最高PCE为21.3%。将晶硅电池中的固体源扩散工艺应用于钙钛矿薄膜电池,首次将溴化铯（CsBr）作为固体扩散源,实现了钙钛矿层非对称掺杂。在退火过程中,CsBr逐渐扩散入钙钛矿层,在钙钛矿层垂直结构中形成了梯度分布,空间限制电荷计算（SCLC）得出,CsBr钝化的钙钛矿薄膜缺陷密度由2.81×1015 cm-3降低至2.39×1015 cm-3,最终得到了22.1%的PCE(VOC和JSC为1.15 V和24.5 m A/cm2),居于同期国际领先水平。3.金属/氧化物介质复合透明电极及钙钛矿/硅四端叠层电池研究基于热蒸发工艺制备了超薄金属透明电极（Ag和Au）,引入超薄氧化钼（MoO3）提高了透明金属电极的浸润性,氧化碲（TeO2）提高了其透光率,最终制备出高效稳定的双面透明PSCs。基于ITO/NiOx/perovskite/PEAI/PCBM/Ag/TeO2实现了ITO侧20.96%和金属侧17.36%的PCE,该值目前仍为世界最高记录。同时实现了两侧PCE分别12.42%和10.55%的大面积（1cm2）双面透明PSCs。基于ITO/SnO2/CsBr/perovskite/spiro-OMeTAD/MoO3/Au/MoO3实现了PCE为ITO侧21.4%和Au侧16.5%的半透明钙钛矿电池。针对钙钛矿/硅叠层电池,基于光学传输矩阵法（OTMM）和漂移扩散方程构建了钙钛矿/硅四端叠层太阳电池模型,实现了光子吸收到载流子输运的仿真,得到钙钛矿/硅四端叠层电池理论PCE最高为31.97%。在理论指导下,经过半透明PSCs顶电池遮光,硅底电池保持6.9%的PCE。进一步将半透明PSCs和硅电池进行叠层,实现了四端钙钛矿/硅叠层电池28.3%的PCE,这是目前报道的最高值。