鈣鈦礦電池的打印及醌式噻吩小分子有機(jī)光伏電池的研究.pdf

1、傳統(tǒng)硅基太陽(yáng)能電池的成本居高不下，因此，溶液法制備的大面積、低成本電池是太陽(yáng)能電池研究和發(fā)展的重要方向，對(duì)推動(dòng)光伏電池產(chǎn)業(yè)化具有重大意義。有機(jī)光伏、染料敏化以及最近發(fā)展的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。其中，有機(jī)光伏和染料敏化電池的光電轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到10％，鈣鈦礦電池效率更是突破20%?；谝陨媳尘埃菊撐闹饕M(jìn)行了以下兩方面的研究工作。
　　第一，研究了一種操作簡(jiǎn)單、靶向性強(qiáng)、材料利用率高和可大面積沉積鈣鈦礦薄膜的噴墨打印制

2、備工藝。首先，將 PbI2、CH3NH3I與 CH3NH3Cl按摩爾比1:(1-x):x（其中0≤x＜1）溶解于γ-丁內(nèi)酯，配成約35 wt%鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，通過噴墨打印技術(shù)在多孔TiO2薄膜上制備鈣鈦礦（CH3NH3PbI3）薄膜。探索了打印平臺(tái)溫度和墨水中CH3NH3Cl添加劑對(duì)鈣鈦礦薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌以及器件性能的影響。研究結(jié)果表明合適的打印平臺(tái)溫度是50℃，理想的CH3NH3Cl添加劑含量是 x=0.6，在此條件下，鈣鈦礦電池的

3、光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到12.3%，平均效率11.2%。所以，噴墨打印是一種環(huán)境友好的制備技術(shù)，可適用于大面積的低成本鈣鈦礦電池制備。
　　第二，設(shè)計(jì)合成了醌式噻吩染料QT-4和QT-5，這兩種染料作為給體材料應(yīng)用于有機(jī)光伏電池。QT-4和QT-5是由（N，N-二乙胺基）苯或（N，N-二對(duì)甲苯胺基）苯作為給體和氰基乙酸乙酯作為受體并通過醌式噻吩橋接基團(tuán)構(gòu)成的D-π-A型染料。平面醌式噻吩橋接基團(tuán)的引入，促進(jìn)了給受體間電荷的有效轉(zhuǎn)移，因此，

4、QT-4和QT-5具有以下典型特征：1）分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分子量小（分別為354、478）、合成提純?nèi)菀?。與目前的聚合物或小分子給體染料相比，具有明顯的合成優(yōu)勢(shì)，降低了給體材料的成本。2）光譜吸收范圍寬，覆蓋整個(gè)可見光區(qū)域，有利于電池對(duì)太陽(yáng)光不同能量光子的有效利用，提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。3）溶解度大，可溶于極性和非極性有機(jī)溶劑，有利于器件的溶液加工。采用典型的本體異質(zhì)結(jié)構(gòu)型ITO/PEDOT:PSS/QT-4 or QT-5:PC71BM