迄今为止,钙钛矿太阳能电池已成为光伏领域一颗璀璨的明星,备受科研工作者的追捧。然而,要使其成为商业化的主力军,还存在一些亟需突破的关键问题,如大面积电池的制备、电池的稳定性、无机非铅材料体系的开发等。针对以上的问题,本论文主要以正式平面异质结钙钛矿太阳能电池（PSCs）作为研究对象,从器件组件的设计、高质量钙钛矿薄膜制备以及无机钙态矿成膜性问题入手,开展了系统性的研究工作。（1）通过F掺杂调整SnO₂纳米晶体中费米能级,基于n-i-p平面PSCs,系统地研究F:SnO₂电子传输层和钙钛矿吸收层之间的能带偏移。我们发现F掺杂导致SnO₂费米能级的上移,可有效地降低电子传输层和钙钛矿之间的能带偏移,从而导致器件V_OC显著增加。PSCs的V_OC提高可归因于电子传输层费米能级与钙钛矿能级形成良好匹配,同时降低界面载流子浓度和复合速率。在此基础上,我们在高效平面PSCs中引入了双层F:SnO₂ ETL,该双层ETL因具有不同载流子浓度增强了器件的内建电场,加快了光生载流子的传输和抽取,实现了20.2%的光电转换效率,并展现出较好的器件稳定性。（2）通过可控的两步连续沉积法引入双功能金属Ni²⁺离子来增大晶粒尺寸和钝化薄膜缺陷。由于NiCl₂和PbI₂之间的溶解度不同,Ni²⁺的加入可以诱导多孔PbI₂薄膜的形成,这有利于MAI离子的渗透,从而形成大粒度高质量的钙钛矿薄膜。同时,插入MAPbI₃晶格间隙的Ni²⁺离子可以增强MA阳离子和八面体[PbI₆]^4-的相互作用,抑制Pb₀的产生。此外,位于晶界处的Ni²⁺离子与PbI₃^-反位缺陷的相互作用进一步钝化晶界缺陷。因此,基于适量Ni²⁺添加的PSCs,取得了20.61%的光电转换效率,器件稳定性明显增强。（3）通过引入黑磷量子点（BPQDs）作为种子层调制平面钙钛矿CsPbI₂Br太阳能电池中钙钛矿晶体的成核和生长。BPQDs以释放自身孤对电子的库仑排斥作为驱动力,促使CsPbI₂Br前驱体分子与磷离子强烈化学结合。在这种结合作用下BPQDs充当有效异质成核位点,促进钙钛矿晶格结构的形成。通过这种混合种子生长技术和化学键合效应,增强薄膜的覆盖率和均匀性,最终获得形貌显著改善的α相BPQDs@CsPbI₂Br杂化薄膜。CsPbI₂Br在BPQDs上成核生长的同时,钝化了易氧化的BPQDs。由此产生的强相互作用增强了薄膜的稳定性,并提高了电子提取效率,相应电池器件显示出15.47%的PCE和优异的湿稳定性。此外,我们通过原位XRD测量发现CsPbI₂Br在退火过程中经历了三个相变,并进行了相应的阐述和讨论。针对以上的研究,采用电化学阻抗（EIS）、开尔文探针（KPFM）、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;通过二维X-射线衍射、荧光显微镜、以及透射电子显微镜时刻监控薄膜晶体的取向性、成核、及生长过程。在大量实验与理论研究结合的基础上,详细的阐述了钙钛矿薄膜质量与界面载流子传输对器件性能的影响。