平面性调控的星状吲哚啉空穴传输材料的合成与性能研究

发布时间：2023-04-22 09:04

　　近些年来,有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池由于其低制造成本、高电荷载流子迁移率和较高的光电转换效率在光伏领域获得了广泛的关注,在钙钛矿太阳能电池的五个组成部分中,空穴传输材料起着举足轻重的作用,它能够提取和收集光生空穴并防止电荷复合,因此开发新型空穴传输材料成为目前研究越来越重要的课题。本论文以分子平面性作为主要调控手段,通过分别改变共轭桥链和外围给体基团的平面性,设计并合成了四个新型星状D-π-D型空穴传输材料,并对其各项性质进行详细的表征与评价。第1章,引言简述了钙钛矿太阳能电池的发展背景,介绍了钙钛矿太阳能电池的器件结构和工作原理,对线性、星形、螺旋型有机分子空穴传输材料进行了分类并简单概括总结,在此基础上引出了本文的设计思路:通过改变分子的平面性来研究其对空穴传输材料的能级、成膜性、稳定性及空穴迁移率的影响。第2章,以三苯胺作为核心单元,通过引入具有不同位阻效应的噻吩基团或苯基作为共轭桥链,引入具有不同平面性的两个吲哚啉作为外围给体基团,设计合成了平面性调控的新型星状空穴传输材料分子CS-52--CS-55。合成路线经亲核取代、亲电取代、Suzuki偶联等多步反应,总收率在51...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钙钛矿太阳能电池(PSCs)的器件结构和工作原理
        1.2.1 PSCs的器件结构
        1.2.2 PSCs的工作原理
    1.3 空穴传输材料
        1.3.1 线性有机分子空穴传输材料
        1.3.2 星形有机分子空穴传输材料
        1.3.3 螺状有机分子空穴传输材料
    1.4 课题的提出和主要研究内容
第二章 新型D-π-D型空穴传输材料的合成与表征
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验药品与材料
        2.1.2 实验设备与仪器
    2.2 新型HTM合成路线的设计
    2.3 新型HTM的合成步骤
        2.3.1 化合物2 的合成
        2.3.2 化合物3 的合成
        2.3.3 化合物4 的合成
        2.3.4 化合物5 的合成
        2.3.5 化合物6 的合成
        2.3.6 化合物7 的合成
        2.3.7 化合物12 的合成
        2.3.8 化合物13 的合成
        2.3.9 化合物8 的合成
        2.3.10 化合物10 的合成
        2.3.11 目标化合物CS-52 的合成
        2.3.12 目标化合物CS-53 的合成
        2.3.13 目标化合物CS-54 的合成
        2.3.14 目标化合物CS-55 的合成
    2.4 本章小结
第三章 新型D-π-D型空穴传输材料的性能研究
    3.1 钙钛矿电池器件的制备
    3.2 目标化合物的基本性能测试
    3.3 HTM分子的光物理和电化学研究
        3.3.1 HTM分子的紫外可见吸收光谱和荧光光谱
        3.3.2 HTM分子的电化学性质
    3.4 HTM分子的稳定性和成膜性
        3.4.1 HTM分子的热稳定性
        3.4.2 HTM分子的疏水性
        3.4.3 HTM分子的成膜性
    3.5 HTM空穴提取和传输能力分析
        3.5.1 HTM的稳态荧光光谱
        3.5.2 HTM的空间电荷限制电流测试
        3.5.3 HTM的导电率测试
    3.6 电池器件的光电表现
        3.6.1 HTM的电池性能测试
        3.6.2 CS-55 入射单色光子-电子转化效率(IPCE)测试
    3.7 本章小结
第四章 结论
参考文献
附录
致谢



本文编号：3797336