钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells,PSCs）具有制备工艺简单、原材料丰富、可大量制备的优势。经过十年的研究,效率从3.8%快速增长到24.2%。PSCs会成为未来光伏领域发展的主要趋势。在钙钛矿太阳能电池中,串联电阻会引起能量的损耗,进而降低电池的光电转换效率。TiO₂常应用于介孔结构钙钛矿太阳能电池中,但其富含本征缺陷、迁移率低并且介孔结构电池中存在严重的界面载流子复合导致开路电压变低,电池性能变差。因此,对介孔TiO₂基底进行表面修饰尤为重要,但是后续引入额外的修饰层会增加串联电阻从而影响电池性能,目前TiO₂表面的一步法原位修饰鲜有报道。背电极自身电阻作为整个串联电阻中的重要组成部分,具有较大的优化空间,但目前研究者们较少关注背电极的设计与优化。因此,本文以TiO₂介孔层的界面调控和降低钙钛矿太阳能电池的串联电阻为出发点,针对介孔层的原位修饰和背电极的设计与优化进行了研究。其主要工作和成果如下:第一章主要介绍了太阳能电池的研究背景、分类;钙钛矿太阳能电池的研究进展、结构分类、工作原理以及重要的性能参数。第二章详细介绍了器件制备过程,阐述了薄膜样品表征手段及器件性能测试的手段以及参数条件的设置。第三章主要研究了MgO超薄包覆TiO₂自组装的纳米核壳结构介孔层对介孔层、钙钛矿层以及器件性能的影响;并通过光物理特性、光生载流子传输动力学以及载流子复合分析MgO超薄包覆层的作用及机理。采用简单一步原位引入的方法自组装形成TiO₂/MgO纳米核/壳结构的介孔层。这种纳米核壳结构可保持介孔结构特征,提供更多的TiO₂/MgO接触界面,直接分离TiO₂和钙钛矿,这不仅可以钝化TiO₂表面缺陷,减少电荷复合,还有利于介孔层/钙钛矿界面处的电荷提取、加快电子的传输。基于优化的MgO包覆的TiO₂纳米颗粒组成的介孔层,PSC的相应开路电压(V_OC)和填充因子（FF）分别为1.00 V和78.49%,比未优化的PSC分别提高4.2%和13.8%,光电转换效率（PCE）从13.13%增加至16.30%且滞后很小。同时,采用单异质结太阳能电池理想模型进一步阐明电池具有良好的光伏特性和异质结质量,基于MgO包覆层的电池具有更低的串联电阻。此外,我们为具有修饰特性的核壳纳米粒子的制备提供了一种简单的、易于调控的均匀包覆方法。第四章主要研究了背电极自身电阻对电池性能的影响,对背电极的结构、厚度以及材料进行优化。设计了七种不同的背电极结构,通过COMSOL软件进行仿真模拟,探究电极结构、材料以及电极厚度对电池的影响;此外通过实验验证背电极厚度对电池光电性能的影响。研究发现,背电极结构通过影响电池的串联电阻进而影响电池的性能,并且通过仿真与实验相结合,确定背电极的最佳厚度约为100 nm,理想材料为Ag。第五章主要对本文的研究内容进行了总结,并针对钙钛矿太阳能电池中抑制载流子复合的方法以及背电极优化,提高电池光电性能进行了展望。