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随着社会的发展,人们愈发渴求可持续的清洁能源,钙钛矿太阳能电池由于其较高的效率和较低的成本目前已经成为广受关注的新一代光电转换器件。作为重要组成部分的空穴传输材料直接负责提取和转移钙钛矿产生的空穴。在此过程中,空穴传输材料的能级不仅直接决定了空穴传输的热力学可能性,同时它与钙钛矿的能级差还影响着空穴传输驱动力的大小、传输效率的高低乃至电池器件开路电压的大小,因此空穴传输材料的能级是制约电池器件性能的关键性因素,对其进行的调控研究成为了当今研究的热点。本文基于平面性因素,设计并合成了四种D-π-D型咔唑类空穴传输材料,通过改变分子核心单元上引入基团的多少、共轭桥链的位阻以及外围基团的平面性,实现了对分子整体平面性的改变。通过对它们的各项性能进行表征和评价,考察了分子平面性对空穴传输材料各项性能,特别是对其能级的调控作用。第一章简单论述了钙钛矿太阳能电池（PSC）的发展背景、分类以及特点,并且分别总结了近年来一些以咔唑衍生物为核心单元的空穴传输材料和以咔唑衍生物为外围基团的空穴传输材料。提出了本论文的研究思路:通过调整分子不同部位的平面性来精确调控空穴传输材料的能级。第二章分别向咔唑和三苯胺核心单元上引入四个和三个的外围基团,合成了具有不同平面性的空穴传输材料CS-48和CS-49,并经核磁共振氢谱和碳谱等表征手段确定其分子结构。空穴传输材料CS-48由于在其咔唑核上引入了四个外围基团,空间位阻效应更强,导致其平面性较差,相对而言,空穴传输材料CS-49则具有较好的平面性。经微分脉冲伏安法（DPV）测定空穴传输材料CS-48的HOMO能级为-5.41 eV,随着分子平面性的增强,空穴传输材料CS-49的HOMO能级相比CS-48上移了0.02 eV。考虑到钙钛矿的价带能级为-5.43 eV,CS-48的HOMO能级仅比其高0.02 eV,导致空穴传输驱动力不足,而CS-49则有望获得更好的空穴传输性能。但是由于CS-49的成膜性仍较差,导致基于CS-49制备的钙钛矿太阳电池器件发生较严重的短路,其JSC为17.72 mA cm-2,VOC仅为0.79 mV,ff仅为47.55%,最终PCE仅为6.67%。虽然空穴传输材料CS-49最终的光伏性能不理想,但是其性能相比CS-48仍然有了很大提升,说明通过平面性调控材料能级进而调控材料应用性能的研究思路是有效的。第三章在CS-49的基础上,在共轭桥链中插入噻吩环合成了空穴传输材料CS-50,提升了分子共轭桥链的平面性。同时,用平面化咔唑给体作为外围基团合成了空穴传输材料CS-51,进一步提升了该系列空穴传输材料的平面性。通过微分脉冲伏安法（DPV）测定得到CS-50和CS-51的HOMO能级分别为-5.36和-5.29 eV。可以发现从CS-49到CS-51,随着分子平面性增强其HOMO能级逐渐上移的。此外,随着平面性的增强,空穴传输材料的空穴提取和传输能力以及空穴传输材料的成膜性也获得了显著改善,最终基于CS-51的电池器件表现出较好性能,PCE为15.26%,JSC为20.42 mA cm-2,VOC为1.08 V,ff为69.05%,该电池器件性能的优化工作仍在进行中,其光电转换效率有望获得进一步突破。第四章结论:基于平面化分子工程,设计并合成了平面性逐渐增强的空穴传输材料CS-48-CS-51。通过对其重要性能进行深入的研究发现,随着分子平面性逐渐增强,空穴传输材料的HOMO能级逐渐上移,使其空穴传输能力有所提升。此外,随着平面性的改善,材料CS-51的空穴提取和传输能力以及成膜性发生显著提升,最终基于CS-51的电池器件获得了较高的PCE为15.26%。