钙钛矿材料是一类有着与钛酸钙（CaTiO₃）晶体结构类似的材料,钙钛矿材料的结构通式为ABX₃,其中A和B是两种阳离子,X是阴离子,这种结构最重要的特征是半径相差较大的离子可以稳定共存于同一结构中。这种特殊的晶体结构让它具备了很多独特的理化性质,比如吸光性、电催化性等等,在化学、物理领域有不小的应用。特别是在太阳能电池领域,短短几年内,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率（PCE）已经从最初的3.8%到现在23.7%的认证效率。由于钙钛矿材料制备成本低,可溶液法制备,荧光量子效率高,色纯度高且颜色可调等特性,在平面显示和固体照明领域也极具潜力。虽然如此,但仍然存在很多亟待解决的问题,如钙钛矿材料一直被研究者们用作发光层或者吸光层,很少有报告研究钙钛矿材料的其他作用;钙钛矿LED器件的稳定性差,外量子效率低,在效率和稳定性上有很大的提升空间;尽管目前钙钛矿太阳能电池已经获得了较高的PCE,但仍存在一些问题需要进一步研究和解决,例如钙钛矿薄膜结晶动力学过程的研究,器件的环境稳定性,以及钙钛矿结晶中存在的缺陷问题等。为了解决这些问题,本论文的研究工作主要基于钙钛矿材料,探究器件的性能与钙钛矿材料之间的相互关系,通过掺杂的方法,制备出高性能的发光二极管和太阳能电池。同时,从器件物理的角度深入研究其内在机制。研究的内容主要包括以下几个方面:1.钙钛矿材料是一种双极性材料,且全无机钙钛矿CsPbBr₃的空穴迁移率9.27cm² V^-1 s^-1高于传统的有机空穴传输材料。首次将全无机钙钛矿CsPbBr₃材料用作掺杂型OLED的空穴传输层,简化了实验制备方法及条件,且通过在空穴传输层和发光层之间添加一层电子阻挡层和激子阻挡层,得到了高性能的红光有机发光二极管,最大亮度为20750 cd/m²,最大电致发光效率为10.64 cd/A。2.热激活延迟荧光（TADF）材料由于具有足够小的单、三线态能级差(ΔE_ST),使得三重态激子可以在室温下通过反系间窜越过程转变为单重态激子并通过延迟荧光过程发光,从而使器件的内量子效率理论上达到100%。首次将热激活延迟荧光（TADF）材料2CzPN加入全无机钙钛矿LED器件的发光层中,通过调控掺杂浓度,研究TADF材料在发光层中发挥的作用,制备出了内量子效率接近100%,亮度为19941 cd/m²,电致发光效率为8.74 cd/A的高性能器件。3.Ag⁺的离子半径（129 pm）与Pb²⁺的离子半径（119 pm）相近,所以在有机-无机杂化钙钛矿（MAPbI₃）前驱体溶液中加入少量AgI,不会影响钙钛矿结晶的晶格结构,Ag⁺的引入通过影响MA⁺的取向,从而影响了钙钛矿活性层中电子云密度的分布,提高了杂化钙钛矿的电子迁移率,实现了钙钛矿的n型掺杂,同时获得了具有全覆盖和大晶粒尺寸的高质量钙钛矿薄膜。最终,有机-无机杂化钙钛矿（MAPbI₃）太阳能电池的光电转化效率达到了20.02%。此研究表明,通过掺杂的方法,调节钙钛矿材料中的电荷平衡,是制备高性能钙钛矿太阳能电池的有效方法。4.在基底上形成密实、均匀的钙钛矿薄膜,对于高性能钙钛矿太阳能电池非常关键。薄膜中的缺陷,使电荷载流子复合效果较差,开放回路电压和短路电流密度降低,从而降低电池的性能。因此,为了减少缺陷,将TiI₄掺杂到有机-无机杂化钙钛矿（MAPbI₃）前驱体溶液中,通过填充I空位,减少钙钛矿结晶过程中的缺陷,提高了器件的稳定性,最终获得了光电转化效率为20.55%的太阳能电池。