有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSCs）作为第三代光伏技术（PV）的后起之星,近年来已被广泛关注。对PSCs的开发有利于缓解由于日新月异的发展导致的环境危机和能源危机。近十年来,PSCs的光电转换效率（PCE）迅速提高。在PSCs器件中,空穴传输材料（HTMs）的开发对器件性能的提升至关重要,典型的2,2’,7,7’-四（N,N-二对甲氧基苯胺）-9,9-螺双芴（Spiro-OMe TAD）是PSCs中最常用的有机小分子HTMs之一,但其高成本和合成条件苛刻限制了基于Spiro-OMe TAD电池器件的商业化推广。因此,新型合成简单的HTMs的合理设计对于PSCs的开发至关重要。在HTMs的设计中,密度泛函理论（DFT）、含时密度泛函理论（TD-DFT）和Marcus理论是模拟HTMs的几何结构、电子性质、光吸收和电荷迁移率等重要的方法。为了探索不同芳胺衍生物的HTMs的空穴传输性质差异及其对PSCs性能的影响。本文基于DFT、TD-DFT结合Marcus理论,通过调控核心π桥或端基,构建计算模型,筛选出潜在的芳胺类衍生物HTMs,完成潜在HTMs的合成和性质表征,制备PSCs器件。结合理论模拟和实验研究,不仅可以进一步理解HTMs的结构与性质的关系,还能有效地缩短新材料的开发周期并节约成本,根据实验结果进一步佐证计算模型的可靠性,为芳胺类HTMs分子设计提供可靠的理论依据。基于此,具体研究内容如下:（1）三苯胺衍生物作为端基,分别以二苯并呋喃、二苯并噻吩、二苯并硒吩为π桥核心,设计了三个含不同杂原子共轭π桥的HTMs（CQ1-CQ3）。计算结果表明,与已报道的参考分子X25相比,CQ1-CQ3表现出更好的理论性质。尤其是CQ2分子,具有良好的稳定性、较大的Stokes位移、更好的电荷分离能力、良好的溶解性、重组能最低和更高的空穴迁移率。为了验证计算模型的可靠性,合成了CQ2并将其作为HTMs制备了PSCs器件。研究发现,与基于X25器件的PCE（14.39%）相比,基于非掺杂CQ2的PSCs表现出更高的PCE（15.21%）,主要体现在增加的短路电流密度(Jsc)上,归因于CQ2更高的空穴迁移率和更好的薄膜形貌。（2）以Spiro-OMe TAD作为参考对比,通过π共轭核心的拓展,设计了具有不同“融合芳环”的三个HTMs（CQ4-CQ6）,采用DFT和TD-DFT结合Marcus理论研究了它们的几何结构、前线分子轨道能级、光学性质和空穴传输特性等。计算结果表明CQ4分子具有最高的空穴迁移率、较小的重组能和最好的电荷分离。因此,鉴于CQ4优异的性能,完成了CQ4的合成并作为HTMs制备了PSCs器件。研究表明,CQ4产率高（88%）,在PSCs器件中,其PCE为17.48%,高于相同条件下的Spiro-OMe TAD（17.12%）的PCE,这主要归因于CQ4具有更高的空穴迁移率和更好的薄膜形貌有利于填充因子（FF）的提升。同时,本章工作证明了用“融合芳环”取代“单个螺核C原子”的分子设计策略是可行的。（3）以咔唑为核心,设计了不同外围基团的两个HTMs（CQ7和CQ8）。计算结果表明,与Spiro-OMe TAD相比,CQ7和CQ8具有更低的能级、更大的Stokes位移、更高的电荷分离能力、良好的溶解性与稳定性,较低的重组能和较高的空穴迁移率,具备HTMs的潜力可应用到PSCs器件。实验结果表明,CQ7和CQ8易合成,产率高（均＞80%）。基于CQ7的器件的PCE高达19.60%,高于相同条件下的Spiro-OMe TAD（18.19%）和CQ8（15.58%）的器件效率,这主要体现在Jsc和FF的提高,这主要是源于CQ7薄膜中更好的空穴传输和界面处的空穴提取,能够抑制界面处的不良电荷复合,最终促进器件性能提升。结果说明本章提供的外围基团的调控策略是可行的,可以设计出与Spiro-OMe TAD相媲美甚至更好器件性能的HTMs。