芳胺類鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸材料的設(shè)計、合成及電池性能研究.pdf

1、鈣鈦礦太陽能電池已經(jīng)迅速成為大規(guī)模太陽能商業(yè)化的有力候選者，因為它們成本較低，易于加工并且目前已經(jīng)能達到22.1％的光電轉(zhuǎn)化效率(PCE）。通常使用2,2',7,7'-四(N,N’-二對甲氧基苯胺）-9,9'-螺二芴（Spiro-OMeTAD）作為空穴傳輸材料，可以有效提高其光電轉(zhuǎn)化效率。然而，其復(fù)雜的合成和多步驟純化使其成本昂貴并且限制了該材料在制造規(guī)模生產(chǎn)中的潛力。因此，開發(fā)具有高效率和長穩(wěn)定性的成本有效的空穴傳輸材料尤為重要。在本

2、文中，做了以下工作：
　?。?）論文第三章，我們以咔唑為中心核，通過Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)、Stille偶聯(lián)反應(yīng)、C-N交叉偶聯(lián)反應(yīng)分別得到三取代和四取代的三甲氧基苯咔唑、噻吩咔唑以及甲氧基二苯胺咔唑（HTM1，HTM2，HTM3，HTM4，HTM5和HTM6），均具有合適的HOMO能級。另外該類材料具有良好的穩(wěn)定性，熱失重5%時對應(yīng)的溫度分別為390.1℃、367.3℃、423.0℃、389.6℃、332.0℃以及392.5℃。基

3、于HTM1、HTM2、HTM3、HTM4、HTM5五種小分子材料作為空穴傳輸材料，制備具有典型的平面構(gòu)型的 FTO/SnO2/CH3NH3PbI3/HTM/Au的器件，在AM1.5G，功率為100mW/cm2的太陽光照射下，測得的能量轉(zhuǎn)化效率分別為0.03%、0.04%、17.56%、0.02%、2.68%。
　　（2）論文第四章，我們提出了PSCs的新型空穴傳輸材料4,4'-二甲氧基二苯胺取代的螺[3.3]庚烷-2,6-二芴（S

4、DF-OMeTAD）。SDF-OMeTAD的合成途徑僅需要從廉價的原料開始的兩個步驟。使用市售的2,7-二溴芴和季戊四醇四溴化物作為原料，通過一步反應(yīng)合成SDF-4Br，并且不需要柱色譜來純化即可得到中心核。然后使用鈀催化的Buchwald-Hartwig C-N交叉偶聯(lián)反應(yīng)獲得目標(biāo)化合物SDF-OMeTAD。SDF-OMeTAD在常見的有機溶劑如二氯甲烷，氯仿，氯苯和甲苯中具有良好的溶解性，有利于溶液加工。制備FTO/SnO2/CH3

5、NH3PbI3/SDF-OMeTAD/Au的典型平面結(jié)構(gòu)器件，在100mW/cm2 AM1.5G光照條件下的可以達到的最優(yōu)PCE為13.0％，開路電壓為1.10V。
　?。?）論文第五章，我們合成了三種新的合成簡便的空穴傳輸材料，中心核分別為一氟苯、二氟苯、二甲氧基苯，分別通過C-N交叉偶聯(lián)反應(yīng)獲得兩個對甲氧基二芳基胺基團取代分子，分別得到1FPhDPA、2FPhDPA、2OMePhDPA。分別從分子結(jié)構(gòu)、光學(xué)、熱學(xué)和電化學(xué)對其進