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自2009年Kojima等首次将钙钛矿晶体结构的CH3NH3PbX3用作染料敏化太阳能电池(DSSC)的敏化剂以来,在业界内迅速掀起了关于钙钛矿太阳能电池(pero-SC)研究热潮。经过近十几年的发展,pero-SC的最高光转化效率不断被刷新,电池效率的提高离不开对其结构的不断优化。目前钙钛矿空穴传输层材料(HTM)通常选用传统材料Spiro-OMeTAD,由于其材料低的导电率,需在电池制备的过程中加入掺杂剂以弥补其缺陷。结果表明掺杂剂的加入会影响电池的稳定性并增加制作成本,不利于pero-SC的商业化。因此设计开发廉价高效稳定的非掺杂型HTM以代替传统材料Spiro-OMeTAD,对推进电池的商业化具有非常重要的意义。有机小分子材料因其独有的确定的分子结构、分子能级以及溶解性的可调性等特点,目前已成为优化pero-SC性能的研究热点。在基于以上的研究背景下,本论文立足于非掺杂性空穴传输材料的研究,通过分子工程设计了新型空穴传输材料制备pero-SC,并测试了材料的相关性能。在第一部分工作中,在Spiro-OMeTAD中将一个羰基插入螺二芴骨架中得到新的基于菲基的空穴传输材料(Spiro-PT-OMeTAD)。结果发现,这种结构上的微小变化导致它们的吸收行为,前线分子轨道能级和空穴迁移率有很大差异。稳态光致发光表征和空间电荷限制电流(SCLC)测量表明,这种基于菲蒽酮的材料在pero-SC的空穴收集和运输中起重要作用。结果显示,基于Spiro-PT-OMeTAD的非掺杂pero-SC具有22.36 mA/cm2的短路电流密度(Jsc),0.99 V的开路电压(Voc)和0.62的填充因子(FF),电池性能得到高度改善,总体光转化效率(PCE)达到13.83%,明显高于基于Spiro-OMeTAD的pero-SC的效率(10.5%)。随后通过电池的稳定性以及材料的接触角测试,材料Spiro-PT-OMeTAD具有优异的疏水性,符合我们的设计原则。在第二部分工作中,以KR216的设计启发,改变四苯基乙烯骨架的键连方式,设计合成了以二苯并(?)(DBC)为核的新型空穴传输材料(DBC-OMeTAD)。利用核磁共振谱和大分子质谱表征其分子结构,并通过电化学工作站、热稳定性测试、SCLC测试以及材料成膜性等表征手法,依次研究了材料作为空穴传输层的相关性能。为了多方面的考查两类HTM对器件性能的影响,分别将材料用于制备非掺杂pero-SC,测试电池的综合性能。通过原子力显微镜(AFM)测得材料具有优异的成膜性。在黑暗条件下模拟太阳光,分别测试基于材料的单空穴器件和pero-SC的器件效率,测得材料具较高的的空穴迁移率(5.38×10-4cm2·v-1·s-1)以及达到13.12%的光转化效率。作为新型非掺杂空穴传输材料,DBC-OMeTAD材料相对于KR216展现出更加优异的性能。