有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率在10年內(nèi),由最初3.8%上升到現(xiàn)在認(rèn)證的23.3%,引起了各國(guó)科學(xué)家的廣泛關(guān)注和研究。從性能上看,有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦薄膜具有載流子遷移速率高、擴(kuò)散距離長(zhǎng)、摩爾消光系數(shù)高及光譜吸收寬等優(yōu)點(diǎn)。從制備工藝和成本上看,它具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢(shì)。因此,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是第三代太陽(yáng)能電池中的佼佼者。但是鈣鈦礦器件仍然有一些明顯缺點(diǎn)制約著鈣鈦礦電池工業(yè)化的發(fā)展。例如:鈣鈦礦薄膜本身對(duì)水、熱、光不穩(wěn)定,還有作為電池重要組成部分的空穴傳輸材料的合成工藝復(fù)雜、穩(wěn)定性差、成本過(guò)高以及對(duì)電極使用的貴金屬價(jià)格昂貴等問(wèn)題。因此,探索研究合成工藝簡(jiǎn)單、成本低廉,穩(wěn)定性好的新型空穴傳輸材料以取代昂貴、不穩(wěn)定的Spiro-OMeTAD等空穴傳輸材料具有重要意義。本文運(yùn)用分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法將三苯胺基團(tuán)修飾在銅酞菁分子上,得到了空穴傳輸材料銅酞菁衍生物CuPc-OTPAtBu,結(jié)合低溫?zé)Y(jié)的導(dǎo)電碳為對(duì)電極,制備出了 一種廉價(jià)、穩(wěn)定、性能較好的新型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。用疏水性的P型摻雜材料F4-TCNQ對(duì)CuPc-OTPAtBu進(jìn)行摻雜,不僅可以有效提升其他電荷傳遞能力,而且可以作為疏水層對(duì)鈣鈦礦薄膜進(jìn)行保護(hù),以提高鈣鈦礦電池整體的穩(wěn)定性�；趽诫s6%F4-TCNQ的CuPc-OTPAtBu作為空穴傳輸材料的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池獲得的光電轉(zhuǎn)換效率為15.0%。本文設(shè)計(jì)并合成了成本低廉、電荷遷移率較高、可溶液旋涂的空穴傳輸材料銅酞菁衍生物CuPc-DMP。經(jīng)過(guò)測(cè)試,證明這種銅酞菁衍生物有著較好的光電性能�；贑uPc-DMP為空穴傳輸材料的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)優(yōu)化獲得的光電轉(zhuǎn)換效率為17.1%。本文參照pentacene-TIPS的化學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并合成了空穴傳輸材料銅酞菁衍生物CuPc-TIPS,采用低溫?zé)Y(jié)的導(dǎo)電碳為對(duì)電極,制備出了性能較優(yōu)的新型鈣鈦礦電池。非摻雜的空穴傳輸材料CuPc-TIPS不僅可以有效的簡(jiǎn)化電池制備工藝,降低電池制作成本,而且CuPc-TIPS具有疏水性,可以有效的保護(hù)鈣鈦礦薄膜層,從而提高了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池整體的穩(wěn)定性�；诜菗诫s的CuPc-TIPS為空穴傳輸材料的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池獲得的光電轉(zhuǎn)換效率為14.0%。本文將正丁基苯氧基團(tuán)和正丁氧基苯氧基團(tuán)兩種不同的基團(tuán)修飾在銅酞菁的分子上,得到了兩種全新的銅酞菁衍生物CuPc-Bu和CuPc-OBu,通過(guò)研究不同取代基因?qū)︺~酞菁分子的分子堆積和界面堆積的影響發(fā)現(xiàn)CuPc-OBu的分子間的H堆積和分子與界面間的face-on堆積有利于電荷的傳導(dǎo)。再結(jié)合界面工程將2D鈣鈦礦材料修飾到3D鈣鈦礦材料上,利用2D鈣鈦礦工的寬能帶抑制界面電子復(fù)合。CuPc-OBu材料本身具有疏水性,從而提高了鈣鈦礦電池器件整體的穩(wěn)定性。基于非摻雜的CuPc-OBu為空穴傳輸材料的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池獲得的光電轉(zhuǎn)換效率為17.6%。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM914.4;TB4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 董慶順;鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中電荷收集層的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2817986