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钙钛矿太阳能电池由于转化效率高、制备工艺简单、成本低廉等优点,近年来发展极为迅速,目前最高光电转化效率已经达到22.1%。钙钛矿太阳能电池关键组成材料的选择和优化对提升电池光电转化效率和稳定性尤为重要,因此一直是钙钛矿太阳能电池的研究重点。本论文从空穴传输材料和钙钛矿吸光材料入手,使电池性能和应用潜力得到了较大的提升。（1）以4,5-二氰基邻苯二甲酸二甲酯和7-（3,4-二氰基苯氧基）-4-甲基香豆素为原料,以模板法合成了ZnPc-Cou和Pc-Cou两种新型香豆素修饰的不对称羧基酞菁化合物,对其中间体的合成工艺进行了优化。将这两种金属酞菁作为界面改性剂和共敏化剂应用于介孔结构的钙钛矿太阳能电池,含有ZnPc-Cou和Pc-Cou共敏化剂的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率相对于单纯使用甲胺铅碘（MAPb I3）的钙钛矿电池分别提高了3.41%和3.00%,达到13.96%和13.55%。研究结果表明,引入新的不对称羧基酞菁不仅有利于MAPb I3的晶体生长,促进更好的载流子收集和减小电荷复合,而且还改善了钙钛矿的光捕获能力,使电子注入速度更快。（2）设计合成了以三芳胺为功能中心的三种小分子空穴传输材料Z1011、Z1012和Z1013。通过Wittig-Horner反应、Heck coupling反应等合成,收率分别为95.0%、91.0%和57.1%。通过循环伏安方法得到化合物的HOMO能级分别为-5.21eV、-5.39eV和-5.14eV。以无掺杂Z1011、Z1012和Z1013为空穴传输材料制备的电池的效率分别为为16.3%、13.0%和15.3%的效率。同等条件下,以掺杂的spiro-OMeTAD制备的电池效率为16.5%。其中Z1011在光照500 h后效率下降10%和在80℃未封装的条件下经过200 h效率下降24%,相对于spiro-OMeTAD的电池稳定性有很大提高。（3）以甲氧基噻吩为核心,经过Suzuki交叉偶联反应或Horner-Wadsworth-Emmons反应,合成了Z25和Z26两种噻吩衍生物类空穴传输材料。通过渡越时间法测得两种化合物的在电场强度为1.5×105 V cm-1的空穴迁移率分别为7.66×10-5 cm2 V-1 s-1和1.34×10-4 cm2 V-1 s-1。初步计算的两种材料的合成成本为31.91$/g和35.57$/g。以Z26和Z25为空穴传输材料制备的钙钛矿太阳能电池分别具有20.1%和16.9%的效率,该结果与以spiro-OMeTAD为空穴传输材料制备的电池效率20.6%相当。以Z26和Z25制备的钙钛矿太阳能电池在30%相对湿度、室温、暗态下经过800h效率分别保持到初始值的85.5%和66.8%,在连续完全日照、室温、氮气氛围下的最大功率点跟踪下经过300 h后效率分别下降14%和42%。（4）将bis-PCBM异构体?-bis-PCBM用到反溶剂氯苯里对钙钛矿晶体生长过程进行调控。研究结果表明,?-bis-PCBM的引入可以增大钙钛矿晶粒尺寸,钝化在晶界处的界面,改善在钙钛矿中电荷载流子的分离和传输,减少空穴传输层层中产生的空隙或针孔。含?-bis-PCBM的钙钛矿太阳能电池的效率达到20.8%,相较于空白钙钛矿太阳能电池效率（18.8%）有明显提高。电池经封装后在40%相对湿度、65℃的暗态下,经过44天效率下降率小于10%;在连续完全日照、室温、氮气氛围下的最大功率点跟踪下,经过600 h后效率下降小于4%。