作为新一代的光伏电池,钙钛矿太阳能电池(PSCs)具有光电转换效率高和成本低等优点,然而其稳定性限制了PSCs的商业化应用。如何提高电池器件的稳定性成为该研究领域的关键科学问题。空穴传输材料(HTMs)与电池的稳定性密切相关。目前,大部分HTMs都采用甲氧基取代三苯胺(MOTPA)或甲氧基取代二苯胺(MODPA)作为供电基团,其甲氧基导致HTMs及电池器件的不稳定。因此,开发无甲氧基供电基团对提高电池稳定性具有重要意义。论文设计并合成了苯基咔唑、烷基咔唑、芴基咔唑、茚并[1,2-b]咔唑以及二甲基芴等五种无甲氧基供电基团,构筑了六种新型空穴传输材料(D-8,D-12,D-15,M127,M128和M129)。研究表明,共轭杂化是构建无甲氧基供电基团的有效途径。在所制备的供电基团中,稠环茚并[1,2-b]咔唑表现出优良的性能。该无甲氧基供电基团在稳定性及效率方面均明显优于传统的甲氧基取代三苯胺。为揭示无甲氧基供电基团茚并[1,2-b]咔唑的构效关系规律,论文系统研究了M127,M128,M129和参比空穴M130的光物理、电化学、表面形貌、热稳定性以及光伏性质。测试表明,稠环茚并[1,2-b]咔唑具有较强分子间的相互作用,可提高HTMs的空穴迁移率;同时,稠环茚并[1,2-b]咔唑增加了分子的刚性,提高了HTMs的热稳定性。AFM测试表明,供电基团中的二甲基芴可有效提高HTMs的成膜性及界面空穴提取能力。基于M129的钙钛矿太阳能电池获得了超过20%的掺杂效率和超过17%的免掺杂效率,同时,电池实现了1000小时以上的长期稳定性。本论文研究成果为无甲氧基供电基团的设计合成提供了新的思路,为提高PSCs的稳定性提供了独特解决方案。