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近年来,随着全球能源形势的日益紧张以及对新型能源需求的日趋激烈,制备方法简单、光电转换效率(PCE)(已达25.2%)高的钙钛矿太阳电池(PSCs)受到研究人员的广泛关注。作为其中的重要组成部分,空穴传输材料(HTMs)起着传输空穴、阻挡载流子复合、保护钙钛矿层等重要作用,其性能的优劣对PSCs的器件效率和稳定性有着重大影响。目前最常用的HTMs是2,2,7,7-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9-螺二芴(spiro-OMeTAD),但由于 spiro-OMeTAD需要掺杂锂盐等添加剂提高其空穴迁移率,而添加剂的引入会降低器件的湿度稳定性,并且spiro-OMeTAD价格昂贵,因此,开发新型廉价、高效、稳定的无掺杂HTMs是PSCs商业化应用的重要一步。同时,由于给电子-吸电子-给电子(D-A-D)结构的材料具有较低的HOMO能级和较高的空穴传输率,其逐渐受到研究人员的关注。本论文设计合成了一系列D-A-D型有机小分子HTMs,在此之前,由于D-A-D型有机小分子材料具有较低的HOMO能级和较高的空穴迁移率,已在有机太阳能电池中进行了广泛的研究。此外,研究发现当将D-A-D分子作为染料敏化剂时,其中心受体有助于提高染料敏化电池的电池稳定性。迄今为止,虽然有一些文献研究了不同D-A-D型HTMs在PSCs中的应用,但对于D-A-D型HTMs中受体核心对PSCs稳定性和光伏性能的影响尚不清楚。在此,我们以三苯胺结构作为端基,以苯并噻二唑结构作为中心基团合成了三种D-A-D型HTMs,通过引入吸电子基团F原子、给电子基团辛氧基以改变HTMs中心基团的吸电子能力,进而研究引入基团和D-A-D型HTMs中心基团吸电性对材料及器件性能的影响。结果发现F原子的引入使HTMs的中心基团吸电性提高,有利于材料中空穴的传输,HTMs的空穴迁移率提升到1.02×10-3 cm2 V-1 s-1,相应的无掺杂钙钛矿器件PCE达到12.1%。另外,尽管辛氧基的引入使中心基团吸电性下降,不利于空穴的传输,但由于辛氧基的疏水性,相应钙钛矿器件稳定性大大提高,在25℃、30%RH的环境条件下放置10天后,器件效率仍能保持初始效率的90%。在上述工作的基础上,我们发现尽管可以通过在中心基团上引入功能基团调整D-A-D空穴传输材料的空穴传输,但外来基团的引入同样会带来位阻效应,使中心基团和外围三苯胺结构之间的二面角增大,不利于分子间的π-π堆叠,阻碍载流子传输。在目前关于HTMs分子-平面性的研究中,研究人员主要通过替换不同的中心基团和外围臂基团来改变分子的平面性。因此,目前尚不清楚器件性能的提高是由于分子平面性的影响,还是由于引入了不同的中心基团或外围臂基团。而在D-A-D结构中,中心吸电子基团对材料的空穴传输性质起着关键作用。因此,我们在不改变原有中心基团的情况下,通过在中心基团与外围三苯胺结构之间插入一个噻吩过渡桥,设计了一种新的空穴传输材料DTBT,结果发现随着噻吩桥的引入,分子的二面角相应减小,平面性增加,证明这是一种有效提升空穴传输材料分子平面性的方法。同时,DTBT的空穴迁移率提升了近40%,基于其的无掺杂钙钛矿太阳电池效率达到13.5%,表明空穴传输材料分子平面性的提升有利于相应钙钛矿器件性能的优化。