D-A-D型空穴传输材料的设计合成及其在钙钛矿太阳电池中的应用

发布时间：2025-02-09 10:49

　　近年来,随着全球能源形势的日益紧张以及对新型能源需求的日趋激烈,制备方法简单、光电转换效率(PCE)(已达25.2%)高的钙钛矿太阳电池(PSCs)受到研究人员的广泛关注。作为其中的重要组成部分,空穴传输材料(HTMs)起着传输空穴、阻挡载流子复合、保护钙钛矿层等重要作用,其性能的优劣对PSCs的器件效率和稳定性有着重大影响。目前最常用的HTMs是2,2,7,7-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9-螺二芴(spiro-OMeTAD),但由于 spiro-OMeTAD需要掺杂锂盐等添加剂提高其空穴迁移率,而添加剂的引入会降低器件的湿度稳定性,并且spiro-OMeTAD价格昂贵,因此,开发新型廉价、高效、稳定的无掺杂HTMs是PSCs商业化应用的重要一步。同时,由于给电子-吸电子-给电子(D-A-D)结构的材料具有较低的HOMO能级和较高的空穴传输率,其逐渐受到研究人员的关注。本论文设计合成了一系列D-A-D型有机小分子HTMs,在此之前,由于D-A-D型有机小分子材料具有较低的HOMO能级和较高的空穴迁移率,已在有机太阳能电池中进行了广泛的研究。此外,研究发现当将D-A-D分...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钙钛矿太阳电池概述
        1.2.1 钙钛矿太阳电池器件结构
        1.2.2 钙钛矿太阳电池工作原理
    1.3 空穴传输材料的作用、要求、分类
    1.4 小分子空穴传输材料研究进展
        1.4.1 基于螺旋型结构的有机小分子HTMs
        1.4.2 基于星型结构的有机小分子HTMs
        1.4.3 基于线型结构的有机小分子HTMs
    1.5 选题思路与内容
第2章 空穴传输材料性质测试和钙钛矿太阳电池研究方法
    2.1 引言
    2.2 空穴传输材料性质的测试方法
        2.2.1 核磁共振分析
        2.2.2 紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱
        2.2.3 循环伏安法
        2.2.4 差示扫描量热分析
        2.2.5 空穴迁移率测试
        2.2.6 DFT理论计算
        2.2.7 场发射扫描电子显微镜分析
        2.2.8 稳态、瞬态荧光测试
    2.3 钙钛矿太阳电池的制备及研究方法
        2.3.1 导电玻璃预处理
        2.3.2 TiO₂致密层的制备
        2.3.3 TiO₂骨架层的制备
        2.3.4 钙钛矿光吸收层的制备
        2.3.5 空穴传输层的制备
        2.3.6 电极的制备
        2.3.7 电池伏安特性曲线测试
        2.3.8 入射单色光光子-电子转化效率测试
        2.3.9 电化学阻抗测试
        2.3.10 电池稳定性测试
第3章 D-A-D空穴传输材料中心基团吸电性的研究
    3.1 引言
    3.2 主要原料与试剂
    3.3 材料的合成
    3.4 材料的光物理、电化学和空穴传输性质
    3.5 材料的密度泛函理论计算
    3.6 材料的稳态、瞬态荧光测试
    3.7 基于材料的钙钛矿太阳电池性能
    3.8 电池的稳定性测试
    3.9 本章小结
第4章 噻吩过渡桥对D-A-D空穴传输材料平面性影响的研究
    4.1 引言
    4.2 主要原料与试剂
    4.3 材料的合成
    4.4 材料的光物理和电化学性质
    4.5 材料的DFT理论计算
    4.6 材料的空穴迁移率和稳态荧光测试
    4.7 基于材料的钙钛矿太阳电池性能
    4.8 电池的电化学阻抗测试
    4.9 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：4032107