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钙钛矿太阳能电池因其优异的光电特性、低成本、易制备等优点在过去的十年间得到了深入的研究。尽管目前钙钛矿太阳能电池已经取得了较高的光电转换效率,但空气条件下制备的器件性能仍处于较低水平,钙钛矿器件退化机制仍需深入探讨。本论文系统地研究了空气条件下制备高性能钙钛矿太阳能电池,探讨了水氧诱导钙钛矿退化的微观机制,同时还研究了有机电子传输材料C60的偶极弛豫性质。首先,为了提升空气条件下制备的反式结构钙钛矿太阳能电池的光电转换效率,我们在钙钛矿前驱体溶液中协同掺杂碘化铯和水。研究表明,碘化铯水溶液中水起到了延缓结晶的作用,使钙钛矿具有较大的晶粒尺寸（从250 nm增至550 nm）和较少的缺陷态;同时,铯离子的掺入调节了钙钛矿的带隙和能级排列,价带顶提升0.28eV,有助于载流子的传输。通过碘化铯水溶液中铯与水的协同作用,基于45%的湿度,我们将空气条件下制备的无缓冲层反式结构器件效率提升至16.6%。其次,由于P3HT与钙钛矿之间存在着较差的物理接触和能级失配,以P3HT为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的性能始终处于较低水平,尤其空气条件下制备的P3HT基钙钛矿太阳能电池。鉴于此,我们设计了铅过量钙钛矿薄膜,并在薄膜中间相上旋涂FAI,制备了梯度混合阳离子钙钛矿。基于梯度混合阳离子钙钛矿,在50%的空气湿度下,我们制备了以P3HT为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池,器件效率高达16.26%,这也是目前为止空气条件下P3HT基钙钛矿太阳能电池效率的最高值。进一步的研究表明,梯度混合阳离子钙钛矿不仅具有较低的缺陷态密度,还具有与P3HT更加匹配的能级排列和更好的稳定性。这一策略为空气条件下制备高性能P3HT基钙钛矿太阳能电池提供了新的依据。进一步地,我们利用介电温谱和核磁共振碳谱,以介电温谱发现的德拜型偶极弛豫为“探针”,研究了水氧接触钙钛矿初期的退化机制。结果表明水接触钙钛矿后会破坏钙钛矿八面体笼状结构,同时氧与甲胺离子结合形成缺陷偶极子从而诱导钙钛矿退化。器件性能的研究表明,偶极子起着复合中心的角色,不利于器件性能的提升。不仅如此,根据偶极子在电场中的跳转性质,我们还得出了粉末多晶钙钛矿中MA离子迁移能量为630 meV。这一结果揭示了水氧接触钙钛矿初期,水和氧作用钙钛矿的动力学行为,同时为理解水氧诱导钙钛矿退化机制提供了新的见解。最后,我们通过介电温谱还研究了淬火增强C60电子传输材料晶界弛豫与偶极弛豫之间的耦合作用,并且证实了C60粉末块材晶界弛豫的存在。