基于聯(lián)二萘酚有機空穴傳輸分子的合成及其在鈣鈦礦電池中的應用.pdf

1、當今世界面臨能源和環(huán)境兩大問題。太陽能因其巨大的能量供應備受矚目。近年來，鈣鈦礦太陽能電池由于其原料廣泛，制備工藝簡單受到了廣泛關注。空穴傳輸層作為鈣鈦礦電池的重要組成部分是當前研究的熱點。本論文設計合成新型的有機小分子替代價格昂貴的spiro-OMeTAD作為空穴傳輸材料。并且研究其作為空穴傳輸層的鈦礦太陽能電池的光伏性能。
　　論文首先設計合成了3種新型有機空穴傳輸材料（Q197、Q198，和Q205），對其化學結構和物理性質

2、進行了表征，并作為空穴傳輸材料應用到鈣鈦礦太陽能電池中，研究了空穴傳輸分子的光物理性質和電池的光伏性能與空穴傳輸分子結構的關系。發(fā)現(xiàn)基于聯(lián)二萘酚的空穴傳輸材料表現(xiàn)了良好的光伏性能，開路電壓和光電流均高于聯(lián)二苯酚的空穴傳輸材料，聯(lián)二萘酚基團增加了母核的共軛性，提高材料的導電性。在4-叔丁基吡啶（TBP）用量減少40％的條件下，Q197獲得最高的光電轉換效率，達到8.38%，接近在相同條件下spiro-OMeTAD的光電轉化效率（8.73%

3、）。此外，給體結構對空穴傳輸特性影響也很大，2,7-咔唑基-對（4-甲氧基-苯基）胺基明顯增加了電池的光電流，3,6-咔唑基-對（4-甲氧基-苯基）胺基則能提高電池的開路電壓。
　　為了提高上述合成的空穴傳輸材料溶解性，改善成膜性能，在母核上引入芐基和己基側鏈，設計合成了Q221和Q222。研究發(fā)現(xiàn)，基于側鏈為剛性較大的芐基化合物Q221電池的開路電壓達到945mV，光電轉化效率高達10.05%，與相同條件下spiro-OMeTA