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随着科技的不断发展，人类对太阳能的利用日益重视，尤其是对太阳能电池的研究和开发。钙钛矿太阳能电池因其高转化效率、低制作成本、耐辐射性等特点而迅速发展并且成为研究热点。钙钛矿太阳能电池的一般结构为金属电极空穴传输层钙钛矿层介孔层缓冲层导电玻璃。金属电极作为电池的正极，主要作用是转移来自HTM层的空穴。钙钛矿是光敏层，当一定波长的光照射钙钛矿层时，会产生大量的激子（电子-空穴对）。P型半导体（HTM）与N型半导体（缓冲层）形成的P-N异质结，能够分离钙钛矿产生的电子-空穴对。Ag电极上面可以聚集大量的空穴，而导电玻璃层可以获取缓冲层的电子，当外电路把金属层与导电玻璃层连接时，就会形成电流。介孔层的主要作用是作为支撑钙钛矿层的骨架，它可以提高钙钛矿膜层的覆盖率。但是由于相邻层界面处成分和结构的突变以及一些界面缺陷的存在，会在界面的带隙中出现界面态，阻止光生载流子通过费米能级，导致带隙减小，从而减小开路电压。 本文采用基于密度泛函的第一性原理，理论上研究了钙钛矿的晶格结构和电子结构，我们发现钙钛矿CH3NH3PbI3的带隙大约为1.44 eV，并且CH3NH3PbI3是一个具有直接带隙的半导体材料。分析 CH3NH3PbI3的分波态密度（PDOS），得知能带结构中价带的顶部主要来源于I原子的5p和Pb原子的6s轨道电子的综合，而导带底部主要来自于Pb原子的6p轨道电子。研究CH3NH3PbI3（110）面的局域电学性质，发现在费米能级附近出现表面态，这主要是由表层的Pb原子的6p轨道电子构成。有机官能团CH3NH3+沿不同晶向移动时，体系能量不同，禁带宽度也发生变化。从实验角度出发，我们制备了钙钛矿太阳能电池器件，分析测试了电池的光电转化效率。我们发现通过钛酸异丙酯煅烧获得的 TiO2具有良好的结晶度；通过两步法自组装制备的钙钛矿层比一步法直接旋涂具有更好的表面结晶度。通过分析紫外-可见吸收光谱，发现钙钛矿 CH3NH3PbI3的吸收峰处于波长较大的位置（450nm），是典型的激子吸收。