多尺度、多材料、多结构的钙钛矿太阳电池理论性能计算及特性筛选有助于降低材料与环境成本,可以在一定程度上拓宽实验参数的搜索范围,以达到最终提升电池性能的目的。本文从器件结构出发,基于半导体物理基本公式建立了一维p-n型太阳电池数值模型;基于商用TCAD软件通过单元素优化、双元素优化和正交实验法得到了背接触、叠层等新结构高效钙钛矿太阳电池的最优参数,对比分析了电池内部电流密度、复合率、能级匹配、电极配置等因素与不同结构下电池性能的内在联系,进而分析了电池内部工作机理,并提出了更可能实现高效低成本钙钛矿太阳电池的改进结构。主要研究内容如下:（1）建立了基于半导体物理和器件物理的一维p-n型太阳电池光电输出数值模型,分析了该模型中电池器件的尺度、材料参数、复合模式等与电池光电性能的关系。以商用软件Silvaco为对比,分析了本模型的精度。（2）研究了侧电极和背接触钙钛矿太阳电池的最优尺度、材料参数。研究结果表明,侧电极钙钛矿太阳电池与常规结构电池相比理论效率并无明显优势,钙钛矿材料的高扩散长度在该结构中对于提升电池效率的影响并不大。本文提出了新型背接触钙钛矿太阳电池结构,该结构相比于目前的侧电极钙钛矿太阳电池降低了电极制备的难度,而且理论效率还提升了31.2%。另外,还详细研究了该结构中叉指背接触结构的电极配置对于电池性能的影响。（3）研究了考虑实际材料缺陷情况下氧化镍和非晶硅双空穴钙钛矿太阳电池结构的光电性能及最优尺度、材料参数。研究表明在加入内部缺陷的基础上效率依然可以达到30.99%,其中非晶硅的高缺陷浓度对于电池性能的影响程度有限。该结果的提出为制造低成本高效率的双空穴传输层结构钙钛矿太阳电池提供了可能。另外还证明了钙钛矿层和氧化镍层的缺陷浓度为提升电池性能的关键因素。（4）研究了氧化镍做窗口层的钙钛矿/硅叠层电池的最优参数与理论性能。研究表明氧化镍材料明显优于有机空穴传输层材料Spiro-OMe TAD。其中能级上氧化镍实现了更好的与钙钛矿材料匹配,该结构优化过后效率可达31.14%。另外,钙钛矿层弱n/p型掺杂被证明对电池性能提升影响不大。通过上述研究,我们对不同结构电池内部机理及不同材料对于电池影响方式有了更深的理解,同时创新性地提出了高效钙钛矿太阳电池结构,为实现高效率低成本的太阳电池提供了预测与参考。