钙钛矿太阳能电池因其优秀的吸光能力、简单的制备工艺、高的能量转化效率成为具有商业化应用前景的下一代太阳能电池之一。在钙钛矿电池中,电子传输材料和异质结界面与载流子的传输、复合过程紧密联系,严重影响着电池的性能。本论文的工作围绕钙钛矿太阳能电池的电子传输层以及界面展开,主要涉及了钙钛矿电池的准确性测量,新型电子传输层结构的的制备,钙钛矿电池中电子传输层异质结界面原子结构的研究,以及制备电子传输层的原子层沉积系统的设计、集成与搭建等,取得了以下成果:一、详细分析了钙钛矿太阳能电池中,测量蒙版（mask）的大小和实际电池的活性面积之间的比例对电池性能的准确评估的影响。研究了不同大小的蒙版面积（mask aperture）下钙钛矿太阳能电池的J-V特性,指出不同大小的非光照暗态面积会显著影响电池的开路电压。首次提出了一种双二极管的模型来模拟暗态电池和光照电池同时存在时对整体器件J-V测量结果的影响,利用阻抗谱和瞬态光电压衰减的手段证明如果mask小于电池活性面积会导致器件中增加的电荷复合途径,将会低估实际器件的开路电压（减少约10%）。最终的研究结果指明了一种准确评价钙钛矿性能的方法。二、首次提出制备了一种TiO₂/ZnO双层电子传输层的结构,这种双层结构结合了高的电子抽取性能和低的界面复合特点。在平面结构的钙钛矿太阳能电池中,由于使用了这种双层电子传输层,前表面复合过程得到了有效的抑制,获得了超过17%的光电转化效率,其中短路电流超过21mA/cm²,开路电压1084 mV,填充因子0.75。该工作提供了一种简单的界面层处理方法用来获得高效率的钙钛矿电池。三、与中科院物理所谷林研究员合作,利用球差矫正电子显微镜研究了钙钛矿电池中TiO₂/MAPbI₃异质结界面,发现这个界面存在一个单原子层厚度的重原子层,是由于界面甲胺基团空位的存在所导致。配合第一性原理计算,表明这个异质结界面的MA基团缺失可以导致TiO₂和MAPbI₃之间更强原子间结合力,从而增强界面的稳定性。这个研究结果能够帮助进一步理解钙钛矿电池中的异质结界面原子排布与相互作用,为今后的界面处理提供理论指导。四、自主设计研制了实验室第一台原子层沉积设备,包括真空腔体、气路、电气控制的设计与控制软件的编写,具有单次反应时间小于50 ms,单次循环时间小于20s的快速响应特点。研制的原子层沉积设备被用于氧化物薄膜的制备和太阳能电池的界面处理。利用该设备,低温制备了ZnO、TiO₂电子传输层并应用于钙钛矿太阳能电池,获得了超过18%的光电转化效率。自主搭建的系统有效降低了成本,并投入到实验室的使用,成为一种薄膜制备的有效手段。