哌嗪衍生物類空穴傳輸材料的合成及在PSCs中的應(yīng)用.pdf

1、三苯胺類衍生物是當(dāng)前鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域中研究最為廣泛的空穴傳輸材料。本文以哌嗪衍生物為中心環(huán)、通過 N原子橋接三苯胺基團(tuán)，設(shè)計(jì)合成了一系列p-π共軛結(jié)構(gòu)的新型空穴傳輸材料(QTPA系列和BPZTPA系列)，并利用核磁共振圖譜(NMR)和質(zhì)譜(MS)對(duì)6種目標(biāo)化合物及中間體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。
　　對(duì)各化合物的光物理性質(zhì)、分子能級(jí)結(jié)構(gòu)、熱性能和薄膜特性，以及本征空穴遷移率進(jìn)行了探討。結(jié)果表明：QTPA系列和BPZTPA系列化合物在TH

2、F溶液中的最大吸收波長分別為313 nm和292 nm，以最大吸收波長為激發(fā)波長，測(cè)得熒光光譜的發(fā)射波長分別處于404~419 nm和436~460 nm；在固體膜中，它們的吸收峰分別發(fā)生了6~14 nm的紅移和寬泛。此類化合物的分解溫度在370~458℃之間，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在73~147℃之間，展現(xiàn)了較好的熱穩(wěn)定性。6個(gè)化合物的HOMO能級(jí)在-5.35~-5.20 eV之間，與CH3NH3PbI3的價(jià)帶和金電極的功函非常匹配，有利于界

3、面光生載流子的分離和傳輸；并且它們較高的LUMO能級(jí)(-2.51~-2.00 eV)還可以起到阻擋電子的作用，從而減少鈣鈦礦層電子和空穴傳輸層空穴的復(fù)合。它們的本征空穴遷移率在10-4~10-3 cm2/(V s)之間，具有較好的傳輸性能。化合物在薄膜態(tài)均呈穩(wěn)定的無定形態(tài)，具有良好的成膜性。
　　將 QTPA系列和 BPZTPA系列化合物作為空穴傳輸材料應(yīng)用于鈣鈦礦太陽能電池中，通過制備工藝優(yōu)化，得到最優(yōu)的空穴傳輸材料濃度為10