随着化石燃料的过度使用,全球的土地污染、空气污染和水污染日益严重,开发和扩大利用可再生清洁能源迫在眉睫。在众多已开发的清洁能源中,太阳能全球储备最为丰富,开发和高效利用太阳能成为世界各国应对未来能源危机和环境污染的主要战略手段。近年来,钙钛矿太阳能电池（Perovskite solar cells,PSCs）凭借优异的光电性能受到学术届和工业届的高度关注,而器件的效率及稳定性问题依然是制约钙钛矿太阳能电池商业化发展的关键因素。进一步提升钙钛矿器件的光电性能,需要解决目前存在的诸多科学问题,如钙钛矿层的接触界面存在大量深能级缺陷、正负严重的电荷复合、载流子传输能力不足以及钙钛矿薄膜的结晶质量难以控制等。针对以上问题,本论文以甲脒（HC（NH2）2,FA）基钙钛矿材料为研究对象,采用界面修饰和活性层优化策略提高钙钛矿器件的效率及稳定性。通过实验和理论计算研究了钙钛矿薄膜物相结构、表面形貌、光电性能以及钙钛矿接触界面特征等方面的影响规律,探讨了载流子的传输动力学机理,阐明了电荷的传输复合机制,进一步揭示了影响钙钛矿电池效率及稳定性的关键因素。本论文的主要研究成果如下:（1）采用了新型有机间隔分子--对羟基苯乙基碘化铵（C8H12INO,OH-PEAI）对钙钛矿表面性质进行调控,原位构建了二维/三维（2D/3D）异质结结构,研究了 OH-PEAI对钙钛矿薄膜及器件性能的影响,并揭示了其对器件内部电荷传输和复合的调控机理。研究表明,2D/3D异质结的构建不仅有效钝化了钙钛矿薄膜的表面缺陷,还调控了界面处的能级结构,促进了载流子的提取与传输。另外,OH-PEAI的引入增大了界面复合电阻,减小了载流子的非辐射复合几率,实现了器件内部电荷的高效传输。最终钙钛矿器件获得了 1.234 V的高开路电压和21.38%的光电转换效率,同时也展现出优异的稳定性能。此外,将OH-PEAI作用于1.56 eV带隙的钙钛矿体系中,制备的器件也展现出优异的光电性能。（2）在OH-PEAI界面修饰的基础上,采用具有离子键和π键结构的K2CO3修饰改善了电子传输层/钙钛矿吸光层之间的界面性能,研究了 K2CO3对电子传输层、钙钛矿吸光层及钙钛矿器件性能的影响。研究表明,K2CO3界面修饰增强了 SnO2薄膜的导电性,降低了界面的缺陷态密度,提高了界面的结合强度,从而减少了界面处载流子的非辐射复合损失,增强了界面的光学稳定性。制备的钙钛矿器件的效率达到24.05%,填充因子高达82.58%。同时,器件的稳定性能也得到显著的提升。此外,采用具有离子键和π键结构的HCOOK和KNO3修饰SnO2和钙钛矿界面,所得器件性能也均有大幅度的提升,表明离子键和π键协同策略具有良好的普适性。（3）在OH-PEAI和K2CO3界面修饰的基础上,开发了水分辅助合成技术制备了高纯度、高结晶度的α相黑色钙钛矿多晶粉末,系统分析了 H2O的作用机理,研究了α相钙钛矿粉末对钙钛矿薄膜及器件性能的影响。研究表明,H2O的引入一方面使有机铵盐进行轻微离子化,降低了反应所需的活化能;另一方面,诱导了 PbI2的定向生长,暴露出更多的（100）晶面,加快了离子化的铵盐与PbI2的充分反应。基于α相钙钛矿粉末制备的钙钛矿薄膜具有晶粒尺寸大,缺陷态密度低和载流子寿命长等优异特性。优化的钙钛矿电池取得了高达24.07%的光电转换效率,填充因子高达83.77%,且器件的稳定性也得到了全方位的提升。另外,α相钙钛矿粉末制备的前驱体溶液的老化稳定性也得到了明显的改善。（4）基于以上研究进一步采用水分辅助合成技术与4-氟苯甲基碘化胺（C7H9FIN,4-F-PMAI）添加剂协同调控钙钛矿的晶体结构,系统研究了其对钙钛矿薄膜结晶质量和光伏器件性能的影响。研究表明,水分辅助合成的α相钙钛矿粉末抑制了 2D钙钛矿的形成,使得基于α相和4-F-PMAI共形成了纯3D钙钛矿结构。同时,4-F-PMAI添加剂的引入有效钝化了钙钛矿的晶体缺陷,降低了缺陷态密度,提高了钙钛矿薄膜的光电性质及热稳定性。此外,水分辅助合成与4-F-PMAI协同作用有效增加了光伏器件的内建电场,抑制了器件内部载流子的非辐射复合,提高了载流子的传输效率。优化后的钙钛矿电池的平均光电转换效率从21.48±0.58%增加到22.72±0.38%,并具有良好的重现性和较小的光滞后效应。同时,钙钛矿器件的热稳定性及运行稳定性均得到了大幅度的提升,未封装的器件在温度65℃、40%相对湿度的条件下老化816 h或在N2气氛中连续光照800 h后,仍能维持98%以上的初始效率。