有机/无机钙钛矿材料因其较高的消光系数,以及兼具有机材料的结构与能级可调、制备工艺简单,与无机材料的载流子长距离扩散等特点,成为目前光伏领域内的研究热点。在光伏领域应用的该材料以卤化物(卤化铅,卤化锡等)晶胞作为骨架,有机铵离子通过氢键嵌入无机晶胞孔隙形成有机/无机杂化钙钛矿材料。溶液法制备的大晶粒钙钛矿的实验表明该材料在结晶性以及载流子迁移特性方面已可与晶硅相媲美。该材料在光伏器件中除了可作为消光材料,亦可以充当电子/空穴选择传输材料。目前,溶液法制备的有机/无机钙钛矿光伏器件的光电转化效率已经达到20.1%,但是大家对于此类器件内部物理过程的了解却不尽如人意。本论文主要以钙钛矿太阳能电池器件为研究对象,从优化器件结构、器件制备工艺入手,对器件内部的物理过程进行了系统性地研究。器件结构方面,选择常见的几种结构,如介孔钙钛矿器件、平板型钙钛矿器件、碳对电极钙钛矿器件、无空穴阻碍层的钙钛矿器件。在系统性优化这几类高效器件制备工艺的同时,利用电化学阻抗(EIS),开尔文探针(KPFM),光电压/光电流衰减(Photocurrent/photovoltage decay),电容-电压曲线(C-V plot),以及莫特-肖特基曲线(M-S plot)等多种分析手段表征器件内部物理过程。结果显示钙钛矿器件的工作机理变化多样,器件内的物理过程可以是p-n,也可以是p-i-n工作机理,随着器件的结构以及器件组分的变化而变化。P-n器件中开路电压来自于钙钛矿内部电荷积累产生的类费米能级与载流子选择传输层中类费米能级之差,p-i-n的器件电压则来自于n、p型载流子选择传输层的类费米能级之差。同时,p-i-n器件光电转化性能要优于p-n器件。通过电容-频率曲线(C-F plot),暂态光电流响应,荧光淬灭等技术手段,我们发现钙钛矿太阳能电池中的J-V曲线中的回滞现象产生的本质原因在于钙钛矿中有机阳离子在电场中的运动。室温以及高温下,钙钛矿中的缺陷态以及钙钛矿的铁电性对于回滞现象并没有太大的影响。实验结果也表明器件内光生载流子的传输越快越有利于降低回滞现象。通过X射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)等实验,我们发现钙钛矿太阳能器件性能的降解机制与钙钛矿材料组分密切相关。研究结果表明,基于CH3NH3PbI3(MAPbI3)太阳能电池的不稳定性和该材料的热力学不稳定密切相关,同时水和光照会促进CH3NH3PbI3的降解,从而降低器件性能。CH(NH2)2Pb I3(FAPbI3)与空气中水分反应生成结晶水化合则是器件性能下降的主要原因。