新型低成本空穴传输材料在高效高稳定性钙钛矿太阳能电池中的应用
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- 论文作者：张飞 ; 王志强 ; 朱红伟 ; 王世荣 ; 肖殷 ; 李祥高
- 年：2017
- 作者机构：天津大学化工学院;
- 论文关键词：钙钛矿太阳能电池 ; 噻吩 ; 空穴传输材料 ; 稳定性
- 会议召开时间：2017-05-27
- 会议录名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集
- 英文会议录名称：Abstract Book of the 4th Conference on New Generation Solar Cells
- 语种：中文
- 分类号：TM914.4
- 学会代码：ZKYQ
- 会议名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会
- 会议地点：中国北京
- 主办单位：中国可再生能源学会光化学专业委员会
- 学会名称：中国科学院物理研究所清洁能源实验室
- 页数：1
- 文件大小：806k
- 原文格式：D
- 会议级别：全国
摘要
钙钛矿太阳能电池由于转化效率高、制备工艺简单、成本低廉等优点,近年来发展极为迅速,目前最高光电转化效率已经达到22.1%。钙钛矿太阳能电池关键组成材料的选择和优化对提升电池光电转化效率和稳定性尤为重要,因此一直是钙钛矿太阳能电池的研究重点。目前钙钛矿太阳能电池中最常用的空穴传输材料是2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-OMeTAD),此化合物合成路线较为复杂,价格较高,约为金、铂价格的十倍,其成本问题成为制约钙钛矿太阳能电池发展的重要因素之一。因此,开发合成路线简单、生产成本低、传输性能优异、使用性能稳定的空穴传输材料是此类电池实现应用必须解决的问题。本文以甲氧基噻吩为核心,经过Suzuki交叉偶联反应或Horner-WadsworthEmmons反应,合成了Z25和Z26两种噻吩衍生物类空穴传输材料。采用核磁共振谱和质谱对产物的结构进行了表征。基于密度泛函理论对产物的结构、能级分布和重组能进行了量子化学计算,结果表明材料具有合适的能级及较高的空穴传输性能。初步计算的两种材料的合成成本为31.91$/g和35.57$/g。以Z26为空穴传输材料制备的钙钛矿太阳能电池具有20.1%的效率,该结果与以spiro-OMeTAD为空穴传输材料制备的电池效率20.6%相当。以Z26制备的钙钛矿太阳能电池在30%相对湿度、室温、暗态下和在连续完全日照、室温、氮气氛围的最大功率点跟踪下的稳定性优于同等条件下以spiro-OMeTAD为空穴传输材料制备的电池。
引文