钙钛矿太阳能电池（PSCs）经过近十年的发展,从最初3.8%的能量转化效率（PCE）迅速增长到今天的22.7%,增加了近七倍,这一增长速度在光伏电池领域是前所未有的,因而引起了国内外众多学者的关注。在钙钛矿太阳能电池中,电荷传输材料起到从钙钛矿层提取电荷并传输电荷的作用,对钙钛矿太阳能电池性能至关重要。电荷传输层可以分为电子传输层和空穴传输层,分别和钙钛矿层选择性接触,从钙钛矿层提取电子或空穴,避免钙钛矿材料和电极直接接触导致的电荷淬灭。因此,从长远的角度来看,要制备高性能的太阳能电池,除了对钙钛矿材料进行优化,升级器件结构以外,开发合适的电荷传输材料对钙钛矿电池至关重要。在本论文中,我们设计并合成了一系列基于四苯乙烯的有机电荷传输材料,包括空穴传输材料和电子提取材料,并成功将其应用于钙钛矿太阳能电池中。此外,我们还发现了噻吩取代的四苯乙烯衍生物的聚集诱导的光氧化现象,针对这一现象进行了研究,并推导了可能的机理。本论文主要内容包括以下三个方面:1、设计并合成了基于四苯乙烯-咔唑的新型空穴传输材料（W1,W2,W3和W4）,并将其应用在钙钛矿太阳能电池中,系统的研究了2,7-咔唑（W1和W2）和3,6-咔唑（W3和W4）取代的四苯乙烯衍生物对空穴传输性能和电池效率的影响。W1和W2结构中对应的是2,7-取代的咔唑,四苯乙烯中心分别具有两个取代位点（W1）和四个取代位点（W2）。相应地,W3和W4结构中对应的是3,6-取代的咔唑,四苯乙烯中心分别具有两个取代位点（W3）和四个取代位点（W4）。从结构上看,2,7-咔唑要比3,6-咔唑更扭曲。W1和W2要比W3和W4在有机溶剂里具有更好的溶解性,有利于通过溶液法旋涂制备薄膜。而W3由于溶解性较差无法制备器件。结果表明,在合成的几种空穴传输材料中,W2具有更高的空穴迁移率,更有效的空穴提取能力,且其表面形貌更加均匀,因此,其对应器件效率最高,为16.74%。以W1为空穴传输材料的器件效率次之,PCE为14.92%,而W4对应器件效率较低,只有13.30%。研究表明,以四苯乙烯作为核心结构设计空穴传输材料是可行的,在这一体系中,2,7-取代咔唑的相比3,6-咔唑具有更高的空穴传输能力。2、设计并合成了基于四苯乙烯-吡咯并吡咯二酮（TPE-DPP₄）和四苯乙烯-异靛蓝（TPE-ISO₄）的有机电子提取层,并成功将其应用在倒置PSCs中。标准器件仅以C₆₀作为电子传输层,不含电子提取层。研究表明,标准器件的光电转换效率为16.87%,而在钙钛矿和C₆₀之间引入TPE-DPP₄和TPE-ISO₄界面层后,钙钛矿太阳能电池的PCE明显提高,由16.87%分别增加到18.44%和18.19%。效率的提升主要来源于短路电流密度的提高。TPE-DPP₄和TPE-ISO₄的引入降低了电荷传输电阻(R_CT)。DPP要比ISO基团含有更多的杂原子,可能更有利于钙钛矿表面陷阱的钝化,因此以TPE-DPP₄为电子提取层的钙钛矿太阳能电池,其性能要略优于TPE-ISO₄。通过本章研究,表明在钙钛矿和C₆₀之间引入TPE-DPP₄和TPE-ISO₄能够促进电子的传输,有利于提高短路电流密度,并最终提高电池性能。3、设计并合成了四苯乙烯-噻吩取代的有机小分子TPE-4T。研究发现,TPE-4T兼具聚集诱导发光（AIE）和聚集诱导的光氧化现象。TPE-4T在四氢呋喃（THF）中荧光很弱,而其固体粉末发射出较强的蓝绿色荧光。我们发现TPE-4T在聚集态下,经过紫外光照射后,再用溶剂处理,能够发生环化反应,生成的产物发射出较强的黄色荧光。从机理上来看,这可以归于二苯乙烯的6-π电子关环反应。但这一现象只发生在TPE-4T的聚集态（固体粉末或纳米粒子中）,在其稀溶液中并没有观察到。这也是迄今为止,为数不多的兼具AIE和聚集诱导的光氧化现象的报道。这一研究进一步丰富了现有的四苯乙烯体系和聚集诱导的光氧化研究,为设计合成兼具AIE和聚集诱导光氧化的分子提供了新思路。