钙钛矿太阳能电池中有机小分子传输材料性能的理论研究

发布时间：2024-01-31 02:48

　　近年来,钙钛矿太阳能电池在众多太阳能电池中脱颖而出,一直在迅速提高光电转换效率。钙钛矿太阳能电池中的传输材料分为空穴传输材料以及电子传输材料。空穴传输材料的功能是运输空穴以及避免电荷复合。Spiro-OMeTAD是目前最典型的空穴传输材料,其使用显著提高了光电转换效率。可由于其需要繁琐的合成步骤和复杂的提纯工艺,商业化应用受到限制。电子传输材料在光生电子的提取和传输中起着重要作用。PCBM作为典型的富勒烯衍生物电子传输材料,常被用于倒置型钙钛矿太阳能电池中。然而它的缺点是生产成本高、能级可调性有限等。因此,开发高效和廉价的空穴传输材料和新的非富勒烯电子传输材料具有重要意义。本文采用密度泛函理论研究了一系列有机小分子空穴传输材料以及电子传输材料的电子性能和传输性能。重点讨论了分子结构与性能的关系,提出了几种提高传输材料迁移率的方法并加以解释。研究内容分为以下几个方面:1.基于密度泛函理论和马库斯理论,我们对一系列Z26分子衍生物(Z26-2、Z26-3和Z26-4)进行了计算,并研究了π桥尺寸和分子间堆叠对空穴传输材料的空穴迁移率的影响。计算结果表明,Z26-2(7.7?10^–...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 选题背景
    1.1 太阳能电池的研究现状
    1.2 钙钛矿太阳能电池
        1.2.1 钙钛矿太阳能电池的结构与原理
        1.2.2 空穴传输材料
        1.2.3 电子传输材料
    1.3 钙钛矿太阳能电池存在的问题及展望
    1.4 选题意义
第二章 理论部分
    2.1 密度泛函理论
    2.2 空穴、电子传输材料相关理论
第三章 双键共轭对钙钛矿太阳能电池中基于噻吩的空穴传输材料迁移率的影响
    3.1 引言
    3.2 计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 几何和电子结构
        3.3.2 重组能和空穴迁移率
        3.3.3 稳定性
    3.4 结论与展望
第四章 有机小分子电子传输材料中分子侧链对迁移率的影响
    4.1 引言
    4.2 详细计算
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 几何结构与电子性质
        4.3.2 稳定性与溶解性
        4.3.3 重组能与电子迁移率
    4.4 结论与展望
第五章 基于三苯胺的新型电子传输材料性能的理论研究
    5.1 引言
    5.2 详细计算
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 几何结构与电子性质
        5.3.2 重组能与电子迁移率
        5.3.3 稳定性与溶解性
    5.4 结论与展望
总结
参考文献
附录
致谢
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本文编号：3890823