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近年来,钙钛矿太阳能电池由于其高效率和低成本的优势取得了巨大的研究进展,其能量转换效率从最初的3.8%提高到目前的25.2%。在钙钛矿太阳能电池中,与钙钛矿层直接接触的空穴传输材料可以从钙钛矿材料中提取空穴,然后将空穴传输到对电极,同时防止界面不必要的电荷复合。因此研究开发合适的空穴传输材料有助于制备高性能的钙钛矿太阳能电池。在设计合成空穴传输材料时,核心单元的选择至关重要。在已经报道的空穴传输材料中,核心单元多为三苯胺,咔唑,联苯等给电子基团,吸电子核心单元的研究并不多。吸电子基团可以增加分子极性,增强分子间的相互作用。在设计空穴传输材料时可以利用吸电子核心单元打造具有扭曲构型的“3D”分子,在增强分子间相互作用的同时保证分子具有合适的能级。因此,本论文引入了具有吸电子性能的二芳基酮作为核心单元来合成新的空穴传输材料,研究了吸电子核心单元对分子的光物理性能、电化学性能及热稳定性的影响,并将其应用于钙钛矿太阳能电池中重点讨论了分子结构对器件性能的影响。本论文主要针对以下两个方面进行研究:1、设计合成了两个基于二芳基酮核心的有机小分子空穴传输材料:BP-DC和PT-DC,两个分子的核心单元分别是二苯甲酮和二吡啶甲酮。将其应用在钙钛矿太阳能电池中,研究了不同的吸电子核心单元对分子的空穴传输性能以及对应钙钛矿太阳能电池器件效率的影响。吡啶相比于苯环具有更强的吸电子能力,其在核心单元中的引入使PT-DC相比于BP-DC具有更强的分子间相互作用。实验结果表明,两个分子均具有出色的热稳定性。与BP-DC相比,PT-DC具有更合适的能级、更高的空穴迁移率、更好的空穴提取和空穴传输能力,且表面形貌更加平整。基于PT-DC的器件达到18.27%的能量转换效率,高于基于BP-DC的器件(16.70%)。而且,基于PT-DC的器件几乎没有迟滞效应。研究表明,在分子核心单元引入二芳基酮的设计思路是合理的,此外增强核心单元的吸电子能力可以在一定程度上提高分子的空穴传输性能从而提高器件效率。2、设计合成了两个基于二吡啶甲酮核心的有机小分子空穴传输材料:XJ2和XJ3,核心单元分别是二(吡啶-3-基)甲酮和二(吡啶-2-基)甲酮。将其应用在钙钛矿太阳能电池中,研究了核心单元上取代位点的变化对分子的空穴传输性能以及对应钙钛矿太阳能电池器件效率的影响。由于两个分子中吡啶上的N原子位点以及核心单元上的取代位点不同,造成分子构型和电化学性质不同。XJ2分子的共轭更好。实验结果表明,与XJ3相比,XJ2有更合适的HOMO能级,更好的空穴提取和空穴传输能力,更高的空穴迁移率和更平整的表面形貌。光伏性能测试结果显示,基于XJ2的器件的能量转换效率值达到20.17%,高于基于XJ3的器件的能量转换效率(18.84%)。研究表明,核心单元上取代位点的变化会对空穴传输材料的性能造成影响,考虑合适的取代位点是设计新的空穴传输材料时必不可少的一步。