太阳能是一种取之不尽,用之不竭的可再生能源,太阳能光伏发电已经得到了普遍的应用和推广。近几年基于金属卤化物钙钛矿材料的太阳能电池以其光谱响应宽,载流子扩散长度长,载流子迁移率高等特点,在光伏和光电探测领域得到了广泛关注。目前,单结钙钛矿太阳能电池效率已经达到25.2%,可与单晶硅太阳能电池比肩。然而,对于金属卤化物钙钛矿的本征特性,特别是光生载流子动力学,电荷转移动力学等的认识是比较匮乏,热分解动力学方面认识直到现在仍然存在争议。于是从载流子动力学的角度对钙钛矿材料的本征特性进行研究,并通过电荷转移动力学过程的调控提升器件的性能。本论文针对甲胺铅碘钙钛矿（CH₃NH₃Pb I₃,简称MAPb I₃）薄膜的光生载流子动力学过程进行了研究。利用飞秒瞬态吸收光谱技术对CH₃NH₃Pb I₃中光激发载流子的产生机制进行了探索。紧接着研究了有机分子/钙钛矿异质结薄膜的电荷转移动力学过程。此外,运用热重-红外光谱技术系统地对甲胺铅碘钙钛矿和甲脒铅碘钙钛矿（CH（NH₂）₂Pb I₃,简称FAPb I₃）的热分解动力学过程进行了分析。具体研究成果总结如下:（1）参与搭建了亚10飞秒瞬态吸收光谱测试系统,并采用该系统对CH₃NH₃Pb I₃钙钛矿的光激发后的本征超快动力学过程进行了表征。通过研究不同温度以及激发功率条件下光生载流子的产生及复合过程,进一步证实了MAPb I₃的光激发产物主要是自由载流子,并为后续的双层结构材料的研究奠定基础。（2）通过热重分析和傅立叶变换红外光谱联用的方法研究了两种典型的有机-无机卤化铅钙钛矿MAPb I₃和FAPb I₃的热分解动力学过程。实验结果显示,MAPb I₃的热分解气体产物主要是氨气（NH₃）和碘甲烷（CH₃I）,在高温条件下我们首次观察到甲烷（CH₄）气体产物。此外,实验观察到FAPb I₃钙钛矿的热分解气体产物在低温下主要为三嗪（（HCN）₃）和氨气,而氰化氢（HCN）和氨气则在高温下（>360℃）占主导。本研究通过实验和理论相结合的方法进一步加深了对钙钛矿材料热分解机理的认识,并且对设计长期稳定的基于钙钛矿材料的太阳能电池和其它光电器件提供新的见解。（3）采用飞秒瞬态吸收光谱及时间分辨荧光技术,研究了有机分子TIPS-pentacene和钙钛矿材料构成的异质结薄膜中的电荷转移动力学过程。TIPS-pentacene是一种具有单线态裂变现象的有机分子,能够通过吸收一个光子产生两个三重态激子。通过实验阐明了从TIPS-pentacene的束缚三重态对到MAPb I₃的导带间存在皮秒量级的超快的电子转移过程,而从MAPb I₃到TIPS-pentacene的空穴转移过程则需要数十纳秒的时间。本研究成果不仅揭示了单线态裂变分子/钙钛矿双层结构的电荷转移动力学过程,而且为利用单线裂变的载流子倍增效应提高钙钛矿太阳能电池效率提供了实验及理论基础。