新型界面材料的设计合成及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

发布时间：2025-05-20 03:40

　　近年来,钙钛矿太阳能电池（PSCs）的能量转换效率（PCE）从最初的3.8%飙升到如今的25.2%,受到了科研工作者的广泛关注。在钙钛矿太阳能电池中,光吸收层位于空穴传输层（HTL）和电子传输层（ETL）之间。在太阳光照下,钙钛矿层吸收光产生的电荷载流子扩散长度一般为微米级,钙钛矿层内部的传输损耗非常低,大部分损耗是由于钙钛矿/电子传输材料（ETM）和钙钛矿/空穴传输材料（HTM）界面处的载流子复合。在钙钛矿表面和晶界处存在大量的陷阱态是引起载流子复合的原因之一。因此,需要有效的方法钝化陷阱态以减少钙钛矿薄膜表面和晶界处的载流子复合,从而获得高效率的器件。目前报道的方法主要有三种:1)在钙钛矿层中添加添加剂;2)在钙钛矿层和电荷传输层之间引入界面材料进行界面修饰;3)将可以钝化缺陷态的基团引入电荷传输材料中。在本论文中,我们基于后两种方法进行研究:设计合成了一系列基于四苯基乙烯-吡咯并吡咯二酮的界面材料,将其引入钙钛矿层与电子传输层之间;此外,我们还将具有吸电子能力的基团引入咔唑类空穴传输材料中,提取和传输空穴的同时还能钝化钙钛矿表面和晶界处的陷阱态。本论文主要内容包括以下两个方面:1....

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
缩写符号对照表
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 钙钛矿太阳能电池简介
        1.2.1 钙钛矿太阳能电池的结构和工作原理
        1.2.2 钙钛矿太阳能电池的表征参数
    1.3 钙钛矿太阳能电池中的界面修饰材料
    1.4 钙钛矿太阳能电池中的空穴传输材料
    1.5 本论文的设计思想与研究内容
第2章 基于四苯基乙烯-吡咯并吡咯二酮的界面材料在钙钛矿太阳能电池中的应用
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 药品、试剂及仪器
        2.2.2 TPE-DPPC6、TPE-DPPC8、TPE-DPPC12和TPE-DPPC16 的合成
        2.2.3 钙钛矿太阳能电池的器件制备
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 TPE-DPP系列衍生物的光物理性质和电化学性质
        2.3.2 TPE-DPP系列衍生物的热稳定性
        2.3.3 表面形貌分析
        2.3.4 钙钛矿太阳能电池的性能表征
        2.3.5 稳态、瞬态荧光测试
        2.3.6 电化学阻抗谱分析
        2.3.7 稳定性测试
    2.4 本章小结
第3章 供体-受体型不对称空穴传输材料的设计合成及其在钙钛矿太阳能电池中的应用
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 药品和仪器
        3.2.2 KZ、KZIC和 KZRD的合成
        3.2.3 钙钛矿太阳能电池的器件制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 KZ、KZIC和 KZRD的光物理性质和电化学性质
        3.3.2 KZ、KZIC和 KZRD的热稳定性
        3.3.3 空穴迁移率以及稳态荧光测试
        3.3.4 表面形貌分析
        3.3.5 钙钛矿太阳能电池的性能表征
        3.3.6 瞬态光电压衰减(TPV)和光电流衰减(TPC)测试
        3.3.7 电化学阻抗谱分析
        3.3.8 稳定性测试
    3.4 本章小结
第4章 总结与展望
    4.1 总结
    4.2 展望
参考文献
附录A 药品、试剂与仪器
附录B 最终产物的核磁图和质谱图
硕士研究生期间科研成果
致谢



本文编号：4046791