【摘 要】
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空穴传输材料(HTM)在钙钛矿太阳能电池(PSC)中起着传输空穴、抑制载流子复合、促进钙钛矿结晶、保护钙钛矿层等重要作用,其性能的优劣对PSC的光伏性能有着很大的影响。本论文以探究有机小分子空穴传输材料对全无机PSC光电性能的影响并对合成新型高效的稳定的HTM提供指导为出发点,共合成9种有机小分子空穴传输材料(HTM),探索官能团和分子空间结构对材料光电性能、电化学性能的影响,并将其应用到全无机C
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空穴传输材料(HTM)在钙钛矿太阳能电池(PSC)中起着传输空穴、抑制载流子复合、促进钙钛矿结晶、保护钙钛矿层等重要作用,其性能的优劣对PSC的光伏性能有着很大的影响。本论文以探究有机小分子空穴传输材料对全无机PSC光电性能的影响并对合成新型高效的稳定的HTM提供指导为出发点,共合成9种有机小分子空穴传输材料(HTM),探索官能团和分子空间结构对材料光电性能、电化学性能的影响,并将其应用到全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池中。具体如下1)以苯并二噻吩(BDT)为核心单元,合成三种二维平面小分子空穴传输材料BDT-H、BDT-F和BDT-Cl。BDT-F和BDT-Cl选用体积较小的F和Cl原子修饰,与BDT-H相比F,Cl原子的引入会使的溶的紫外吸收峰发生小幅度的红移现象,同时会加深分子的HOMO能级减小分子的LUMO能级。将BDT-H、BDT-F和BDT-Cl应用到全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池中分别取得了7.49%、8.09%、8.14%的光电转换效率(PCE),表明BDT系列有机小分子空穴传输材料有利于提高器件得性能2)以2,2’联噻吩为核心单元,合成三种准三维寡聚噻吩小分子空穴传输材料BT-BTE、BT-OCT和BT-IOCT。斜十字交叉型空间结构,加上增溶性的异辛烷链,使得BT-IOCT在室温下呈现出胶状态。和经典的空穴传输材料Spiro-OMe TAD相比,BT-OCT凭借良好的溶解性和成膜性获得8.63%的PCE,表明准三维的空间结构可以提高材料的成膜性,进而有利于提高的器件的光电转换性能。3)以螺[芴-9,9’-氧杂蒽]为核心单元,合成三种三维立体结构的小分子空穴传输材料SFX-THIO1、SFX-THIO2和SFX-THIO3。不同数量的噻吩作为四臂,增大分子空间的立体结构,减小分子间的相互作用,防止分子的紧密堆积,保证其溶解性。随着四臂材噻吩个数的增加吸收峰产生红移,同时HOMO和LUMO能级都会升高,这也为通过调节噻吩数量来获得材料合适的能级奠定了基础。较高的LUMO能级可以有效的阻挡电子从钙钛矿层向炭电极的转移,保证电子有效的注入到电子传输层,将SFX-THIO1、SFX-THIO2和SFX-THIO3应用到全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池中分别取得了6.65%、7.05%和7.62%的PCE。
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