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钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池具有制备工艺简单、质量轻、可大面积柔性加工等优点，备受人们的青睐。目前，钙钛矿电池的转换效率已超过20％，有机小分子电池的效率也接近10％。通过形貌修饰、界面调控及结构设计等方式均可提高太阳能电池的效率，其中新型有机半导体的分子设计为提高器件效率提供了另一条重要途径。由于小分子具有确定的分子量和分子结构、纯化简单、重现性好等优点，使得有机小分子在太阳能电池领域中的应用也备受关注。本论文围绕钙钛矿太阳能电池和有机小分子太阳能电池的应用研究，分别设计合成了几种新型有机小分子材料，分别充当空穴传输材料和电子给体材料来改善器件性能。具体工作概括如下: (1)合成并表征了三个基于三聚茚键接不同氨基的共轭星型小分子TXH，TXM及TXO，作为空穴传输材料应用于钙钛矿太阳能电池中，并对比分析了不同胺基小分子对器件性能的影响。三个小分子均可简易高效的合成，在常规溶剂中溶解性好，且有很好的热稳定性，吸收范围相近(300～400n m)，且HOMO能级与钙钛矿材料能级匹配良好。初步的器件研究结果表明，基于TXO的电池具有较好的光伏性能，即Voc=0.97 V，Jsc=13.64 mA cm-2，FF=59.65％，PCE=7.89％，远超过另外两个小分子。TXO与另两个小分子相比，器件的串联电阻较小，短路电流明显增大，转换效率也得到显著增强。这也说明甲氧基对构筑良好的空穴传输层极为重要。鉴于TXO良好的器件性能，这类星型共轭小分子作为空穴传输材料应用于钙钛矿太阳能电池中有较好的潜力。 (2)设计合成了一个以三聚茚为给体单元，噻吩为共轭桥，1，3-二乙基-2-硫代巴比妥酸为受体单元的D-A型共轭星型小分子SBBTA，作为电子给体应用于本体异质结有机小分子太阳能电池中。该小分子有较好的热稳定性，在300～650nm范围内有较好的吸收，光学带隙为1.91 eV，HOMO能级为-6.0 eV。但最终基于SBBTA的器件仅获得了0.08％的光电转换效率，主要是因为该材料的溶解性与成膜性都较差，这可能与硫代巴比妥酸在外围庞大的位阻效应有关。