開發(fā)優(yōu)異的空穴傳輸材料是提升鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性的重要手段之一。目前,最廣泛應(yīng)用的空穴傳輸材料是Spiro-OMe TAD,但是Spiro-OMe TAD復(fù)雜的合成步驟和高昂的合成成本限制了鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化進(jìn)程。設(shè)計(jì)合成廉價(jià)易得、性能優(yōu)異的空穴傳輸材料成為目前鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。合理的分子設(shè)計(jì)可以幫助我們在更短的時(shí)間內(nèi),利用更少的資源開發(fā)出性能更高的空穴傳輸材料。本論文旨在研究空穴傳輸材料的修飾基團(tuán)和核心框架對材料光電性質(zhì)的影響,為設(shè)計(jì)合成高效的空穴傳輸材料提供思路和參考。我們的主要研究內(nèi)容如下:（1）設(shè)計(jì)并合成了一系列基于三并咔唑（TAT）為核心和二苯胺的衍生物為修飾基團(tuán)的小分子空穴傳輸材料（T1,T2和T3）。通過改變二苯胺修飾基團(tuán)上甲氧基的數(shù)量來調(diào)控材料的光電性質(zhì),并將材料應(yīng)用于鈣鈦礦太陽能電池的空穴傳輸層。研究了甲氧基對空穴傳輸材料光電性質(zhì)和鈣鈦礦太陽能電池性能參數(shù)的影響,為開發(fā)新型空穴傳輸材料提供參考信息;（2）設(shè)計(jì)并合成了一系列基于三并咔唑?yàn)楹诵牡男》肿涌昭▊鬏敳牧?通過改變修飾基團(tuán)的結(jié)構(gòu)得到了T4和T5。研究了不同的分子結(jié)構(gòu)對材料... 

【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

介孔型鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖和工作原理

可或缺的一部分，這為后來簡化鈣鈦礦太陽能電池的制備工藝提供了新思路。1.3.2 平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)和工作原理經(jīng)典的平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖以及工作原理如圖1.2所示，該結(jié)構(gòu)主要包括襯底 (導(dǎo)電玻璃基底)、電子傳輸層、鈣鈦礦活性層、空穴傳輸層以及金屬對電極。這種結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽能電池與介孔型鈣鈦礦太陽能電池的主要區(qū)別在于：通過蒸鍍或者旋涂的方法將鈣鈦礦材料直接沉積在電子傳輸層上，避免使用需要高溫加工的介孔金屬氧化物 (如 TiO2) 作為框架。這種電池為p-i-n 結(jié)構(gòu)，鈣鈦礦材料夾雜在電子傳輸材料和空穴傳輸材料之間，利用鈣鈦礦材料的雙極性性質(zhì)，光生載流子可以在鈣鈦礦層實(shí)現(xiàn)快速高效的分離，并分別運(yùn)輸至電子傳輸層和空穴傳輸層。這種結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽能電池的優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)簡單，避免使用高溫?zé)Y(jié)等復(fù)雜的制備工藝，為大面積制備和商業(yè)化應(yīng)用提供了可能性，并且平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽能電池的優(yōu)化選擇性更為多樣，靈活性更高。圖 1.2 平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖和工作原理Snaith 課題組制備了一種結(jié)構(gòu)簡單的平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽能電池

郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第已經(jīng)能取得較高的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性，但令人遺憾的是，但是 SeTAD 的合成路線復(fù)雜，其中心螺環(huán)結(jié)構(gòu)的核需通過重氮化反應(yīng)、格氏步反應(yīng)制得 (如圖 1.3 所示)[25]，導(dǎo)致其造價(jià)高昂，使得鈣鈦礦太陽能產(chǎn)成本過高，不利于鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化生產(chǎn)和推廣。而且 SeTAD 的空穴遷移率不高，大約為 10-5數(shù)量級 (單位 cm2V-1s-1)，因此需雜雙(三氟甲磺酰基)胺鋰鹽 (Li-TFSI) 和 4-叔丁基吡啶 (TPB) 等添加遷移率，這無疑進(jìn)一步增加了成本。并且這些添加劑具有一定的吸水性一定程度上降低電池的穩(wěn)定性[26]。因此，通過合理的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，發(fā)效的空穴傳輸材料來替代 Spiro-OMeTAD，是降低鈣鈦礦太陽能電池器提升器件效率和穩(wěn)定性的重要途徑之一，也是目前鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)熱點(diǎn)之一。


本文編號：2895582