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近年来,金属卤化物钙钛矿材料以其优异的光伏性能和低成本的优势成为备受瞩目的光伏材料之一。到目前为止,钙钛矿太阳能电池（PSCs）的能量转换效率（PCE）在过去短短的10年中从3.8%提高到24.2%,取得了突破性进展。在钙钛矿太阳能电池中,空穴传输层和钙钛矿层直接接触,从钙钛矿层提取空穴,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,除了对钙钛矿材料和器件结构进行优化以外,开发合适的空穴传输材料（HTMs）对钙钛矿太阳能电池至关重要。在设计空穴传输材料时,常用联苯、四苯乙烯、螺芴及芳香稠杂环等基团作为核心基团,鲜少使用吸电子基团。然而,在空穴传输材料中引入吸电子基团,能够调节能级,增大分子间的偶极-偶极相互作用。因此,在本论文中,我们设计合成了一系列基于苯并噻二唑及其衍生物的有机小分子空穴传输材料,研究了这一类吸电子基团的引入对分子的光物理性质、电化学性质及热稳定性的影响,并将其应用于钙钛矿太阳能电池,探究了分子结构对器件性能的影响。本论文主要内容包括以下四个方面:1、设计合成了基于苯并噻二唑（BT）的新型有机空穴传输材料--JY5,并将其应用在平面构型的钙钛矿太阳能电池中,研究了在分子的核心位置引入吸电子基团对空穴传输性能和电池效率的影响。研究表明,以联苯为核心的空穴传输材料X51,器件光电转换效率为13.20%,而在联苯中间引入BT基团后,钙钛矿太阳能电池的PCE明显提高,增加到了16.87%。器件效率的提升主要来源于短路电流密度(Jsc)的提高。BT基团可以提高JY5中心结构的平面性,有利于电荷传输,因此以JY5为HTM的钙钛矿太阳能电池,其性能优于X51。通过本章研究,表明在具有扭曲结构的空穴传输材料中引入吸电子基团BT能够促进空穴的传输,有利于提高Jsc,并最终提高器件性能。2、设计合成了基于氟代苯并噻二唑（FBT）的有机空穴传输材料--JY6和JY7,并将其应用在钙钛矿太阳能电池中,系统地研究了氟原子的引入对空穴传输性能和器件效率的影响。JY6的核心结构是单氟代苯并噻二唑,JY7的核心结构是双氟代苯并噻二唑。以BT为核心的JY5作为参比。结果表明,在合成的几种HTMs,JY6对应的器件效率最高,为18.54%。值得注意的是,基于JY6的器件获得了81%的高填充因子（FF）值,是钙钛矿太阳能电池中最高的FF值之一。以JY5为HTM的器件效率次之,PCE为16.87%,而JY7对应的器件效率较低,只有15.71%,这主要是由于随着氟原子数目增加,JY7分子结晶性增强,使形成的薄膜粗糙,有许多小孔,影响了相应器件的空穴提取和传输能力。研究表明,在BT基团上适当地引入氟原子可以提高HTM的空穴传输性能,最终提高PSCs的性能。3、设计合成了基于吡啶并噻二唑（PT）的空穴传输材料--JY8,并将其应用在钙钛矿太阳能电池中,研究了核心基团的吸电子能力增强对空穴传输性能和电池效率的影响。与以往报道的以BT为核心结构的JY5相比,具有强吸电子能力的PT基团增强了分子间的偶极-偶极相互作用。此外,PT基团与相邻的一个苯环之间的二面角很小,这为JY8的中心部分提供了良好的平面性,并扩展了JY8中心部分的π共轭和电子离域。结果表明,JY8相比JY5具有更高的空穴迁移率,JY8 HTM具有更高的空穴提取和传输能力,且其表面形貌更加平整,因此,JY8对应器件效率达到19.14%,高于同等条件下基于JY5的器件效率。研究表明,在这一体系中,用PT基团替换BT基团来提高PSCs性能是可行的。4、设计合成了以1,2-二甲氧基苯基为端基的有机小分子空穴传输材料--J1和J2,分别以四苯乙烯和螺芴作为核心结构。与常用的甲氧基端基相比,1,2-二甲氧基苯基上存在两个甲氧基,增强了端基的给电子能力,同时也可以调节能级。此外,引入的苯环可以延长整个分子的π共轭,这有利于电荷的离域和传输。结果表明,这两种化合物具有良好的热稳定性、合适的能级和良好的空穴传输能力。基于J2的平面钙钛矿太阳能电池能量转换效率为15.07%,开路电压(Voc)为1.02 V,Jsc为20.37 mA cm-2,FF为73%,接近于同等测试条件下基于Spiro-OMeTAD的器件性能。