自2009年钙钛矿太阳能电池首次被报道,之后短短几年间其能量转换效率急剧提升,从3.8%提升到22.1%,远远超出现有的有机光伏电池,同商业化硅太阳能电池达到同一水平,且制备工艺简单、耗能少,显示出巨大发展前景。本论文针对钙钛矿太阳能电池的研究现状,对钙钛矿材料的成分、结晶度、电子传输材料及其工作机理作了深入研究:首先,针对钙钛矿组分与薄膜性能的关系进行了创新性研究。本论文研究了共蒸法制备中甲基碘化胺（MAI）和氯化铅（PbCl₂）的含量对薄膜性能的影响。随着前驱体含量的不同,薄膜的微观形貌出现差异,并呈现出多样的光学、电学性能。当MAI含量不足时,MAI会与PbCl₂反应导致钙钛矿薄膜中含有一定量碘化铅（PbI2）。若MAI过量,薄膜的微观形貌呈现多孔疏松状,宏观表现为易吸水性。其次,为了改善薄膜的结晶性,本论文研究了溶剂退火法的工作机理。采用多种溶剂气氛,并在二甲基亚砜（DMSO）溶剂下将钙钛矿的晶粒尺寸从300纳米提升至1微米的量级,降低了薄膜的缺陷态密度,器件性能也获得了大幅提升。再次,本论文提出了一种应用于钙钛矿太阳能电池的新型电子传输材料:硫化镉。其制备工艺简单,可低温制备,能耗小,能应用于柔性光伏器件。同时通过对金属硫化物的能带分析,发现器件中能带的匹配程度直接影响着界面处的电子传输。最后,电子传输材料在钙钛矿器件中的工作机理仍然是一个需要探索的课题。本论文通过分析不同电子传输界面对器件性能的影响,提出了界面能带弯曲的模型,通过这个模型解释了钙钛矿器件中J-V曲线呈现S型的原因,并通过界面工程避免了电子传输材料与金属电极之间的肖特基接触。