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钙钛矿太阳电池因具有优异的光电性能及易加工性等优点,成为近年来研究的热点,用其作为光吸收层组装的太阳电池效率已经达到22%。使用有机空穴传输材料代替液体电解质在工艺上实现了质的突破,提升了电池的效率和稳定性,有机空穴传输材料已经成为钙钛矿太阳电池的重要组成部分。迄今,最常用的空穴传输材料是Spiro-OMeTAD,其优点是具有较好的溶解性和合适的能级。但是,它的合成条件比较苛刻,导致材料造价较高,且它的空穴迁移率比较低。因而寻求价格低廉且高效的空穴传输层材料是当前的研究热点。本文基于密度泛函理论和Marcus电子转移理论分别研究了噻吩链的延长对空穴传输材料光电性能的影响、同分异构体分子的电荷传输性质与器件性能参数的关系、新设计的三维螺旋型空穴传输材料的光电性质及取代基位置和数目的改变对材料光电性能的影响。研究内容主要包括:（1）基于密度泛函理论和Marcus电子转移理论,研究了噻吩链的延长对三苯胺空穴传输材料（H111、H112、H113、H114和H115）光学性质和空穴传输性质的影响。结果表明,延长噻吩链可降低分子的HOMO-LUMO能隙,从而使得它们的最大吸收光谱向长波方向移动,同时重组能和激子结合能会随着噻吩链的延长而减小,并且重组能同噻吩单元数目之间有良好的线性关系。H114和H115分子的空穴迁移率要高于H111和H112分子的空穴迁移率,可作为潜在的空穴传输材料。此外还发现,二聚物中S-S之间的最短距离同分子的空穴迁移率之间呈现反比关系,表明S原子对分子的空穴传输性质会产生重要的影响。研究结果可为实验设计高效的空穴传输材料提供重要信息。（2）基于密度泛函理论和Marcus电子转移理论,研究了同分异构分子H112和KTM3的电子结构和空穴传输性质。结果表明,H112的激子结合能相比于KTM3要小23.6%,表明电子-空穴对在H112分子中更容易形成自由载流子。重要的是,H112的空穴迁移率为6.75×10-2 cm2V-1s-1,远高于KTM3的空穴迁移率,即H112具有更优异的空穴传输性能。结合H112和KTM3激子结合能和空穴迁移率的结果和基于它们组装的钙钛矿太阳电池性能的差异可推断,空穴传输材料的激子结合能和空穴迁移率对钙钛矿太阳电池器件的短路电流密度会产生重要的影响,即较小的激子结合能和较大的空穴迁移率利于提高装置的短路电流密度。（3）基于密度泛函理论和Marcus电子转移理论,研究了三种螺旋型空穴传输材料,Spiro-F1、Spiro-F2和Spiro-F3的电子结构和空穴传输性质。通过对比30个参考分子的实验HOMO能级和理论HOMO能级,提出了预测空穴传输材料HOMO能级的经验公式。采用简化方法获得了Spiro-F1、Spiro-F2和Spiro-F3的空穴迁移率。结果显示Spiro-F1、Spiro-F2和Spiro-F3的HOMO能级均低于Spiro-OMTAD的HOMO能级,且Spiro-F1和Spiro-F3的空穴迁移率均大于Spiro-OMeTAD的空穴迁移率,这表明,Spiro-F1和Spiro-F3是潜在的空穴传输材料。（4）采用密度泛函理论和Marcus电子转移理论研究了HTM1和11种新设计的螺旋型空穴传输材料的前线轨道能级和空穴传输性质。结果表明,甲氧基取代基团的位置和数目的改变会对分子的HOMO能级产生重要的影响,在苯环的间位取代可有效降低分子的HOMO能级和LUMO能级,取代基团的数目对分子LUMO能级的影响不大。此外,还发现邻位取代或邻位、对位混合取代可以改进分子的空穴迁移率。因此,选择合适的甲氧基基团的数目和位置可有效调控空穴传输材料的光电性能。本论文的研究结果可为实验设计高效的空穴传输材料提供重要理论信息。