近些年来,有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池由于其低制造成本、高电荷载流子迁移率和较高的光电转换效率在光伏领域获得了广泛的关注,在钙钛矿太阳能电池的五个组成部分中,空穴传输材料起着举足轻重的作用,它能够提取和收集光生空穴并防止电荷复合,因此开发新型空穴传输材料成为目前研究越来越重要的课题。本论文以分子平面性作为主要调控手段,通过分别改变共轭桥链和外围给体基团的平面性,设计并合成了四个新型星状D-π-D型空穴传输材料,并对其各项性质进行详细的表征与评价。第1章,引言简述了钙钛矿太阳能电池的发展背景,介绍了钙钛矿太阳能电池的器件结构和工作原理,对线性、星形、螺旋型有机分子空穴传输材料进行了分类并简单概括总结,在此基础上引出了本文的设计思路:通过改变分子的平面性来研究其对空穴传输材料的能级、成膜性、稳定性及空穴迁移率的影响。第2章,以三苯胺作为核心单元,通过引入具有不同位阻效应的噻吩基团或苯基作为共轭桥链,引入具有不同平面性的两个吲哚啉作为外围给体基团,设计合成了平面性调控的新型星状空穴传输材料分子CS-52--CS-55。合成路线经亲核取代、亲电取代、Suzuki偶联等多步反应,总收率在51.7%-56.4%,整体收率较高,合成成本较低。所有中间体以及目标产物经核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外光谱以及高分辨质谱表征确认其结构正确。第3章,通过对四个空穴传输材料进行了光物理、电化学性质、稳定性、成膜性以及光伏性能研究,我们发现,随着分子平面性的提升,能够选择性上移HOMO能级。空穴传输材料的热稳定性相似,其热分解温度均在440°C左右,高于spiro-OMeTAD(424°C)的热分解温度。而随着平面性的增强,空穴传输材料的电化学稳定性显著提升。通过对空穴传输材料分别进行SEM、AFM表征,发现随着平面性的提升,空穴传输材料的成膜性得到改善,更有利于从钙钛矿层中提取空穴。通过测试空穴迁移率、导电率、参比钙钛矿膜和覆盖不同空穴传输材料的薄膜的稳态荧光光谱,均表明平面性最好的CS-55有更好的空穴提取和传输能力,由于CS-55有较高的HOMO能级和良好的空穴提取和传输能力,基于CS-55的正式钙钛矿太阳能电池的PCE值达到了15.96%,超过了相同制备和测试条件下基于CS-53(8.31%)、CS-54(12.30%)的器件,甚至优于目前最常用的spiro-OMeTAD(14.26%)。第4章,我们的研究结果表明,分子平面性调节不仅可以直接调节空穴传输材料的HOMO能级,还可以通过改变材料的组装和堆叠能力调控其成膜性和空穴传输性能,进而对材料的光伏性能产生重要影响。因此,分子平面性在空穴传输材料的性能调控中发挥着重要的作用,为进一步开发高效空穴传输材料提供了新的策略。