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近年来,有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池因高效、廉价且易于制备等优点从各类新型太阳能电池中脱颖而出,受到了广泛关注,其光电转换效率在短短几年内从3.8%迅速提高到了20%以上。目前钙钛矿太阳能电池常用的空穴传输材料Spiro-OMeTAD(2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴)具有合成路线复杂、价格昂贵等缺点,因此设计并开发新的高效、低成本空穴传输材料具有重要意义。本文以烷氧基噻吩作为中心结构,三苯胺基团作为封端基团,通过单键、双键或螺环结构连接,设计并合成了五个三苯胺类空穴传输化合物D1、D2、D3、S1和S2,通过核磁共振和质谱等对其结构加以确认。量子化学计算表明各化合物HOMO电子云均分布于整个分子,有利于空穴的传输,其中具有螺环结构的化合物S1和S2与Spiro-OMeTAD相似,两个π共轭分子半部近似垂直,螺环的引入对分子半部的能级结构影响较小。紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱和及荧光量子效率的测试表明,螺环结构的引入未改变分子半部的光物理性质,而双键的引入则会使带隙减小,光谱发生红移。通过TGA和DSC研究了材料的热性能,化合物的热分解温度较高,在377~431°C之间,螺环的引入可显著提高化合物的玻璃化转变温度,S1、S2的玻璃化转变温度分别为158°C和153°C。通过循环伏安测试并结合紫外-可见吸收光谱数据,得到了化合物的能级结构,其HOMO能级在-5.32~-5.17 eV之间,与CH3NH3PbI3能级匹配,可作为空穴传输层用于钙钛矿太阳能电池。溶解性测试表明,目标化合物具有较好的溶解性,但螺环的引入会降低分子的溶解性。化合物D1、D2、D3、S1和S2成膜性良好,以旋转涂布法制备的固态薄膜呈无定形态,其粗糙度均在1 nm以内,具有良好的平整性。在未掺杂情况下,以D1、D2、D3、S1和S2作为空穴传输层制备的钙钛矿太阳能电池分别获得了7.12%、4.51%、8.02%、5.27%和5.97%的光电转化效率。在掺杂LiTFSI/TBP的情况下,基于化合物D3和S2制备的电池分别获得了12.39%和12.56%的效率。