可再生能源的开发与利用是解决当前能源短缺及化石能源过度消耗所带来的环境问题的关键。近年来,钙钛矿太阳能电池凭借成本低廉,高光电转换效率等优点得到了飞速发展与广泛关注。然而要实现商业化应用,器件效率、稳定性、毒性、大面积制备和电子/空穴传输层性能及成本等问题仍是其所面临的巨大挑战。二维MXene材料普遍具有高导电性、柔性、表面官能团可调、功函数可调和亲水性等优点,对于提升钙钛矿太阳能电池电荷抽取能力、载流子迁移率及改善电池界面问题,从而提升器件光电转换效率及稳定性方面具有巨大潜力。鉴于此,本文通过对Ti3C2Tx MXene进行表面官能团调控、氧化、构筑异质结构等一系列方式对其优化,尝试构建新电池体系并探究其工作机理,来对钙钛矿太阳能电池光电转换效率、稳定性等指标进行改善,从而制备性能优异的钙钛矿光伏器件。本论文的主要研究内容可分为以下五个部分:（1）将Ti3C2Tx MXene纳米片引入SnO2电子传输层作为导电添加剂,用于CH3NH3Pb I3平面钙钛矿太阳能电池。Ti3C2Tx纳米片可提供优越的电荷转移路径,在增强电子抽取、提升载流子迁移率的同时,降低电子传输层与钙钛矿层的界面转移电阻,从而提升器件的短路电流密度及填充因子。经过优化,实现了器件光电转换效率17.32%至18.34%的提升,同时发现了Ti3C2Tx单独作为电子传输层的潜力。该工作为MXene材料提出了一个新的应用领域,并且为提升太阳能电池光电转换效率提供了新路径。（2）通过利用Ti3C2TxMXene表面官能团丰富且可调控的性质,采用紫外臭氧处理对Ti3C2Tx薄膜进行改性,来对其表面官能团、电子传输能力及与钙钛矿层的界面特性进行调节,从而改善其作为电子传输材料的适用性。最终器件实现了17.17%的光电转换效率及稳定性的大幅度提升,达到了与传统电子传输材料相媲美的程度。该工作作为第一个在钙钛矿太阳能电池中使用纯MXene层作为电子传输层的研究,展示了MXene材料在钙钛矿太阳能电池中的巨大应用潜力。（3）将Ti3C2Tx薄膜进行不同程度的氧化处理,从而进一步开发Ti3C2Tx作为电子传输层的应用,并通过密度泛函理论对其进行深入分析。发现适当程度的氧化可使Ti3C2Tx产生更多Ti-O键,并减少所制备薄膜的缺陷,使其更适合作为电子传输材料。在高程度氧化后,Ti3C2Tx发生了由金属性质到半导体性质的转变,同时在钙钛矿太阳能电池体系中获得了更好的能级匹配。基于HO-Ti3C2Tx@Ti3C2Tx的器件展现了更好的薄膜均匀性,电子传输层与钙钛矿层的界面电子-空穴重组明显减少,在增强电子迁移率的同时,进一步促进了电子传输,从而使短路电流密度及填充因子得到提升,最终器件实现了18.29%的光电转换效率及更优异的稳定性。（4）通过构建Sn O2与原位氧化的Ti3C2Tx双层异质结作为电子传输层,展现了相较于单独O-Ti3C2Tx和Sn O2更佳的电子抽取能力和载流子迁移率,同时有效减少在电子传输层与钙钛矿层界面的电荷重组,因而使器件的Voc、Jsc及FF均得到明显改善,实现了基于CH3NH3Pb I3钙钛矿太阳能电池超过20%的光电转换效率和在空气中储存1000小时超过80%的长期稳定性。（5）选取Cs2AgBiBr6双钙钛矿材料作为活性层,制备环境友好且稳定性高的无机非铅双钙钛矿太阳能电池。在利用商业化染料D149拓宽其吸收光谱的同时,引入Ti3C2TxMXene来调控Cs2Ag Bi Br6双钙钛矿的结晶,使得器件实现更高的光谱响应范围和载流子传输。此外,还通过密度泛函理论,对Ti3C2TxMXene和Cs2Ag Bi Br6双钙钛矿的界面特性及电子结构进行了相关计算。发现二者界面之间的弱范德华力使Cs2Ag Bi Br6双钙钛矿保持原有的半导体特性,同时有效地削弱了费米钉扎效应。Ti3C2Tx的高功函数调节了Cs2Ag Bi Br6双钙钛矿的能带,使其载流子迁移率得到有效提升。最终实现了在标准太阳光照下4.47%的光电转换效率及在200 Lux室内光照下7.23%的光电转换效率,并且有效提升了器件的稳定性,进一步拓宽了MXene材料在钙钛矿太阳能电池中的应用方向。以上基于MXene材料的钙钛矿太阳能电池的性能提升及机理探究让我们了解和认识了MXene材料在光伏领域的应用潜力,同时也拓展了MXene材料的应用范围,从而最终有利于实现低成本可再生清洁能源的进一步发展及应用。