钙钛矿太阳能电池(PSC)是一种全新的全固态薄膜电池。凭借其优异的吸光性能、较高的载流子迁移率和广阔的发展前景,被誉为“光伏领域的新希望”。空穴传输层(HTL)是构成钙钛矿太阳能电池的重要组分之一,主要作用是收集并传输空穴,实现电子—空穴有效分离。有机小分子类材料能级容易调节、溶解性好、易加工、表征测试手段也比较成熟,为此可以作为钙钛矿太阳能电池空穴传输材料。但是目前基于噻吩类的高效、稳定、廉价的空穴传输材料还鲜有报道。本论文选用基于噻吩构建的刚性三维噻吩八元环作为研究对象,设计并成功合成了两种目标化合物COTT-1和COTT-2。通过实验和模拟方法相结合,系统地研究了COTT-1和COTT-2两个目标分子的光学,电化学和热学等性质,并测试其应用为空穴传输层制备的钙钛矿太阳能电池的光电性能。在相同的工作条件下,基于两个分子制备的器件产生的能量转换效率(PCE)分别为8.4%和17.7%,其中基于COTT-2的器件表现出与传统Spiro-OMe TAD(18.2%)相当的优异性能。随后,我们制备了使用COTT-1作为界面层修饰钙钛矿吸收层,COTT-2作为HTM的PSC,在相同的工作条件下产生了19.2%的PCE,明显优于基于Spiro-OMe TAD的器件表现。通过光致发光,扫描电子显微镜和原子力显微镜对相应器件进行了表征分析,这些实验证明了以四噻吩八元环为核心的空穴传输材料的潜力。该类新型材料可以作为性能良好的空穴传输材料,提高钙钛矿太阳能电池的能量转换效率,对于太阳能的开发利用具有理论价值与实际价值。