近年来钙钛矿型太阳电池飞速发展,光电转换效率飞快提升,短短六年间已经从9.7%提升到23.3%,成为最有潜力的新型薄膜太阳电池。众多研究者对不同种类的钙钛矿材料进行研究,目前已经开发出多种A/B/X组合的钙钛矿材料,然而这些不同组合的钙钛矿材料导致了其导带能量和价带能量的差异。空穴传输材料作为钙钛矿太阳电池的重要组成部分,其最高占据分子轨道(Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO)能级与钙钛矿材料的价带顶之间的适当能级对准有助于在钙钛矿太阳电池中实现高开路电压,从而得到更高的光电转换效率。因此需要多种不同HOMO能级的空穴传输材料与新型钙钛矿材料匹配使用。目前空穴传输材料的研究主要用于匹配MAPbI3(-5.45 eV)等简单钙钛矿,对于与价带顶能量较低的新型钙钛矿材料匹配的空穴传输材料的研究还很匮乏。本文采用量子力学计算方法,对以spiro-OMeTAD为基础,以spirobifluorene(SBF),spiro[fluorene-9,9’-xanthene](SFX)和 spirobixanthene(SBX)为螺旋核心结构的共计60个自主设计的分子进行研究,系统地研究了不同位置杂原子、甲氧基和二苯胺取代对所有设计分子的前线轨道、紫外-可见光吸收光谱和分子重组能的影响,旨在为今后设计能够匹配各种价带顶能量较低的新型钙钛矿材料的空穴传输材料提供理论指导。研究发现,在螺旋核心结构中引入较强氧化性的杂原子,四个象限的二苯胺结构取代在螺旋结构的3,3’,6,6’位置,最外侧芳香环上的甲氧基取代在间位位置都会降低分子的HOMO能级;分子重组能与其堆积模式相关,对于SBFs和SFXs,绝大多数3,3’,6,6’位二苯胺取代的衍生物堆积较紧密,分子重组能较小,预计具有较大的空穴迁移率,而对于SBXs,绝大多数2,2’,7,7’位二苯胺取代的衍生物堆积较紧密;三种螺旋核心衍生物的紫外-可见光吸收光谱均表现为,3,3’,6,6’位二苯胺取代的分子的光谱较2,2’,7,7’位二苯胺取代的分子光谱蓝移。本文设计的具有较低HOMO能级的SBF、SFX和SBX系列分子能够与新型钙钛矿材料实现更好的能级匹配,使钙钛矿太阳电池实现更高的开路电压;当使用低维度钙钛矿材料作为光吸收层时,设计分子的蓝移的吸收光谱有望与吸收层光谱互补,使钙钛矿型太阳电池发挥出更大的效益。