本文選題：鈣鈦礦太陽能電池 + 空穴傳輸材料　； 參考：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：鈣鈦礦太陽能電池已經(jīng)迅速成為大規(guī)模太陽能商業(yè)化的有力候選者,因為它們成本較低,易于加工并且目前已經(jīng)能達到22.1%的光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)。通常使用2,2',7,7'-四(N,N’-二對甲氧基苯胺)-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)作為空穴傳輸材料,可以有效提高其光電轉(zhuǎn)化效率。然而,其復(fù)雜的合成和多步驟純化使其成本昂貴并且限制了該材料在制造規(guī)模生產(chǎn)中的潛力。因此,開發(fā)具有高效率和長穩(wěn)定性的成本有效的空穴傳輸材料尤為重要。在本文中,做了以下工作:(1)論文第三章,我們以咔唑為中心核,通過Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)、Stille偶聯(lián)反應(yīng)、C-N交叉偶聯(lián)反應(yīng)分別得到三取代和四取代的三甲氧基苯咔唑、噻吩咔唑以及甲氧基二苯胺咔唑(HTM1,HTM2,HTM3,HTM4,HTM5和HTM6),均具有合適的HOMO能級。另外該類材料具有良好的穩(wěn)定性,熱失重5%時對應(yīng)的溫度分別為390.1℃、367.3℃、423.0℃、389.6℃、332.0℃以及392.5℃�；贖TM1、HTM2、HTM3、HTM4、HTM5五種小分子材料作為空穴傳輸材料,制備具有典型的平面構(gòu)型的FTO/SnO_2/CH3NH3PbI3/HTM/Au的器件,在AM 1.5G,功率為100mW/cm2的太陽光照射下,測得的能量轉(zhuǎn)化效率分別為0.03%、0.04%、17.56%、0.02%、2.68%。(2)論文第四章,我們提出了PSCs的新型空穴傳輸材料4,4'-二甲氧基二苯胺取代的螺[3.3]庚烷-2,6-二芴(SDF-OMeTAD)。SDF-OMeTAD的合成途徑僅需要從廉價的原料開始的兩個步驟。使用市售的2,7-二溴芴和季戊四醇四溴化物作為原料,通過一步反應(yīng)合成SDF-4Br,并且不需要柱色譜來純化即可得到中心核。然后使用鈀催化的Buchwald-Hartwig C-N交叉偶聯(lián)反應(yīng)獲得目標化合物SDF-OMeTAD。SDF-OMeTAD在常見的有機溶劑如二氯甲烷,氯仿,氯苯和甲苯中具有良好的溶解性,有利于溶液加工。制備FTO/SnO_2/CH3NH3PbI3/SDF-OMeTAD/Au的典型平面結(jié)構(gòu)器件,在100mW/cm2 AM 1.5G光照條件下的可以達到的最優(yōu)PCE為13.0%,開路電壓為1.10V。(3)論文第五章,我們合成了三種新的合成簡便的空穴傳輸材料,中心核分別為一氟苯、二氟苯、二甲氧基苯,分別通過C-N交叉偶聯(lián)反應(yīng)獲得兩個對甲氧基二芳基胺基團取代分子,分別得到1FPhDPA、2FPhDPA、2OMePh DPA。分別從分子結(jié)構(gòu)、光學(xué)、熱學(xué)和電化學(xué)對其進行測試分析,我們得到該類空穴傳輸材料具有合適的HOMO能級,分別為-5.28 eV、-5.20eV、-5.21 eV。這三種新的小分子材料通過一步法即可合成,原料可直接購得,其降低的成本和較少的環(huán)境影響對于大規(guī)模生產(chǎn)是非常有希望的,這為鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展提供了參考。
[Abstract]:Perovskite solar cells have rapidly become powerful candidates for large-scale solar commercialization because of their low cost, ease of processing and the current photoconversion efficiency of 22.1%. The hole transport material Spiro-OMeTAD is usually used as a hole transport material, which can effectively improve the photoelectric conversion efficiency of Spiro-OMeTAD. However, its complex synthesis and multistep purification make it expensive and limit its potential in manufacturing scale production. Therefore, it is very important to develop cost effective hole transport materials with high efficiency and long stability. In this paper, we do the following work: 1) in chapter 3, we take carbazole as the core, we obtain trisubstituted trimethoxyphenyl carbazole and tetrasubstituted trimethoxyphenyl carbazole by Suzuki coupling reaction Stille coupling reaction and C-N cross-coupling reaction, respectively. Both thiophene carbazole and methoxy diphenylamine carbazolium HTM1, HTM2, HTM3, HTM4, HTM5 and HTM6 have suitable HOMO energy levels. In addition, this kind of material has good stability. The corresponding temperature of the material is 390.1 鈩，

本文編號：1964292