鈣鈦礦-有機小分子復(fù)合太陽能電池材料與器件的研究.pdf

1、當(dāng)前，有機小分子/無機化合物鈣鈦礦型太陽能電池正在快速的發(fā)展。在很短的時間內(nèi)，將轉(zhuǎn)換效率提高到了20％，而且在工藝和成本方面表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。而在該類電池的組成中，空穴傳輸層作為一種即傳輸空穴又阻擋電子，是影響電池性能的關(guān)鍵部分。因此，研究者對空穴傳輸材料(HTM)的設(shè)計和合成正在不斷的探索，這對鈣鈦礦型太陽能電池器件性能和能量轉(zhuǎn)換效率的提高具有非常重要的意義。本文設(shè)計并合成了以蒽和聯(lián)蒽為核，對甲氧基二苯胺和對甲氧基三苯胺為端基的小分

2、子化合物ATA、ATTA、BATA和BATTA，分別對這幾種化合物的結(jié)構(gòu)特征和光伏性能進行了表征和研究。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、呕衔顰TA和ATTA的帶隙分別是2.18eV和2.58eV。其HOMO分別為-5.10eV和-5.12 eV；LUMO分別為-2.67eV和-2.48eV。以它們分別作為空穴傳輸材料制備了器件結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/HTM/Perovskite/PC61BM/Ca/Al的鈣鈦礦型太陽能電池

3、器件，對不同厚度的化合物ATA和ATTA進行光伏器件的測試，發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的厚度都是2000r40s。在標(biāo)準(zhǔn)太陽光AM1.5G(100 mW/cm2)的太陽光模擬器照射下進行測試；以化合物ATA為空穴傳輸材料的鈣鈦礦型太陽能電池的的能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)7.04%，開路電壓(Voc)0.85 V，短路電流(Jsc)12.02mAcm-2，填充因子(FF)69%；而以化合物ATTA為空穴傳輸材料的鈣鈦礦型太陽能電池的的PCE是5.98%，Voc

4、是0.84V，Jsc為10.75 mA cm-2，F(xiàn)F為66%。
　　⑵化合物BATA和BATTA的帶隙分別是2.30 eV和2.64 eV，HOMO能級分別是-5.08 eV和-5.20 eV；LUMO能級分別是-2.78 eV和-2.56 eV。以它們分別作為空穴傳輸材料做了器件結(jié)構(gòu)和前面同樣的器件，而且在同樣的測試環(huán)境下進行試驗，測試了不同厚度空穴傳輸層的光伏器件，最優(yōu)厚度分別為2000r40s和1500r40s。在模擬標(biāo)準(zhǔn)

5、太陽光的照射下進行測試；化合物BATA作為空穴傳輸材料的鈣鈦礦型太陽能電池的PCE是8.24%，Voc是0.89 V，Jsc是14.28 mA cm-2，F(xiàn)F是64%；化合物BATTA作為空穴傳輸材料的鈣鈦礦型太陽能電池的PCE是5.12%，Voc是0.87 V，Jsc是9.22 mA cm-2，F(xiàn)F是63%。
　?、呛铣闪穗娮咏o體單元5,10-雙(4,5-二癸基噻吩)二噻并[2,3-d:2′,3′-d′]苯并[1,2-b:4,5

6、-b′]二噻吩（DTBDT），通過了給體單元（DTBDT）和受體單元苯并噻二唑的衍生物，合成了兩種新型的共軛聚合物 PDTBDT-BT和PDTBDT-FBT。通過制備ITO/PFN(10 nm)/PDTBDT-BT:PC71BM/MoO3(10 nm)/Ag和ITO/PFN(10 nm)/PDTBDT-FBT:PC71BM/MoO3(10 nm)/Ag的倒置器件,在模擬標(biāo)準(zhǔn)太陽光照射下進行測試，制備了活性層分別是PDTBDT-BT/PD