国际能源价格受紧张的国际局势影响而不断升高,能源安全的重要性越发突显,成为国家安全的重要组成部分。因此,积极优化我国的能源结构是当前正在执行且必须始终坚持的方针,其中光伏发电作为新型清洁能源的代表成为人们关注和研究的重点。钙钛矿太阳能电池技术是近年来最受关注的新型太阳能技术之一,经过研究学者们十几年的积极研究,钙钛矿太阳能电池的实验室光电转换效率达到了25.7%,已接近目前商业化单晶硅太阳能电池的记录。然而,要实现钙钛矿太阳能电池从实验室向工业化应用仍旧还存在一些显著的问题,如进一步了解电池工作机理,提高器件的长期稳定性,简化制备工艺降低生产成本等。因此,本论文将从空穴传输层、电子传输层与钙钛矿薄膜的结晶优化三个方面进行研究,并重点探究它们对器件性能的影响及其相关机制。本论文具体研究内容如下:1、实验首先采用Hummers法制备氧化石墨烯纳米片,随后将氧化石墨烯与PEDOT通过π-π堆叠和氢键相互作用,形成一个共轭体系,分散在异丙醇中,旋涂成膜,形成空穴传输层。研究表明,PEDOT-GO复合材料作为空穴传输层应用于碳电极的钙钛矿太阳能电池中,显著提高了器件的光电转换效率,达到14.09%,与使用Spiro-OMe TAD作为空穴材料的器件的效率相当。此外,PEDOT-GO复合材料能形成阻隔层,有效保护钙钛矿光吸收层,实现了器件长期稳定性的提高。因此,这种新型空穴传输材料为钙钛矿太阳能电池工业化应用的提供了一种新的思路。2、本章从界面工程的角度出发,采用β-丙氨酸作为界面修饰剂,将其应用于电子传输层和钙钛矿光吸收层之间,作为调节界面电荷转移和钙钛矿结晶动力学的桥梁,重点研究界面修饰剂对钙钛矿结晶动力学的影响。实验结果表明,在界面β-丙氨酸的作用下,钙钛矿光吸收层实现了高度定向生长,表现出优越的电荷输运特性。同时,β-丙氨酸的加入对钙钛矿与电子传输层的界面性能也得到了很大的改善,减少了载流子的复合。经β-丙氨酸改性后的器件实现了具有较高的重现性的光电转换效率PCE为19.05%,同时器件的迟滞现象有明显的降低。因此,通过引入界面修饰剂来改善钙钛矿薄膜与电子传输层之间的能级匹配,有利于电子的传输,对提高钙钛矿光伏电池的转换效率具有重要意义。3、利用甲胺分子处理提高钙钛矿薄膜质量的策略取得了很大的成就,但其真正的内部工作机制仍存在争议。不同的甲胺分子处理过程对钙钛矿薄膜的形貌、结构甚至性能的影响是否存在差异?这一关键问题还没有引起足够的关注和研究。因此,本章通过甲胺分子处理的原料（PbI2和MAI粉末）和MAPbI3晶体制备了高质量的钙钛矿薄膜和相应的器件,并重点研究了所制备的钙钛矿薄膜及其器件的相关性能。结果表明,与前驱体盐衍生的薄膜相比,晶体衍生的钙钛矿薄膜具有较强的（110）平面衍射,表明了沿（110）方向的首选取向。同时,由晶体衍生的钙钛矿薄膜制备的器件具有较好的性能和重复性,其光电转换效率达到19.34%。这对促进钙钛矿薄膜的未来大规模工业生产具有重要的研究价值。