有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池自2009年问世以来受到科学界的广泛关注。由于有机-无机杂化钙钛矿材料具有吸光系数高、载流子迁移率高、能带可调、可溶液制备以及价格低廉等优点,使得钙钛矿太阳能电池发展迅速,在短短几年时间内,其光电转换效率从3.8%提高到22.1%。虽然钙钛矿的光电转化效率已经超过20%,但要实现钙钛矿太阳能电池的商业化,仍需要继续开发具有长期稳定性和无滞后的高效稳定钙钛矿太阳能电池。目前,高效率的钙钛矿太阳能电池主要采用基于二氧化钛电子传输层的正置结构。但二氧化钛需要高温（～500℃）烧结处理,无法在柔性衬底上制备器件;并且基于二氧化钛的器件存在严重的光电流滞后现象;同时二氧化钛在紫外光照下不稳定,会破坏二氧化钛与钙钛矿之间的界面,影响器件稳定性。针对二氧化钛电子传输层的缺点,本论文以新型电子传输层和新型钙钛矿活性层为主要内容,开展以下三个方面的工作:（1）采用真空化学气相沉积法制备了高质量的甲胺铅碘（CH₃NH₃PbI₃）薄膜。我们通过碘化铅与碘化甲胺蒸汽在真空下进行的缓慢气-固反应,在二氧化钛基底得到均一覆盖的甲胺铅碘薄膜。这种方法重复性好,可用于大面积制备。采用该方法制备的基于二氧化钛的平面结构钙钛矿电池的光电转换效率达到16.44%。另外,我们研究了富勒烯衍生物[6,6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯(PC₆₁BM)对二氧化钛的界面修饰作用,发现PC₆₁BM能够有效填补二氧化钛表面的空洞和裂纹,从而起到平整二氧化钛表面,有效减少界面复合。通过PC₆₁BM对二氧化钛的界面修饰,器件的光电转换效率进一步提高到17.31%。（2）首次采用新型可以低温溶液处理的氧化铈（CeO_x）作为电子传输层替换传统的高温处理二氧化钛应用于钙钛矿太阳能电池。通过对氧化铈前驱体溶液浓度的优化,采用氧化铈为电子传输层的电池效率可达14.78%。进一步采用PC₆₁BM对氧化铈的进行界面修饰,从而将器件的光电转化效率提高到17.30%。与基于二氧化钛的器件相比,基于氧化铈的器件在光照下表现出更好的稳定性。基于氧化铈的器件在AM1.5G 100 mW/cm²的模拟太阳光连续光照300 min后仍保持初始效率的85%,而基于二氧化钛的器件在相同条件下,其效率就衰减到初始效率的35%。（3）研究了新型三元阳离子（甲脒离子、甲胺离子、铯离子）级联杂化钙钛矿材料应用于介孔二氧化钛和二氧化钛纳米线结构器件。我们采用一步溶液法并以氯苯为反溶剂制备了均匀的高质量的钙钛矿薄膜。基于二氧化钛介孔结构和二氧化钛纳米线阵列的电池效率分别为18.36%和18.91%,表明二氧化钛纳米线阵列比介孔二氧化钛具有更加优异的电子传输性能。