【摘 要】
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随着近年来钙钛矿太阳能电池光电转换效率的快速提升,发展成为商业化产品指日可待,特别是应用于便携式和可穿戴设备的辅助电源方面。钙钛矿材料在潮湿环境和持续光照条件下易分解,是导致其无法大规模商业化的主要原因。钙钛矿太阳能电池的结构主要源于染料敏化太阳能电池的介孔结构及有机太阳能电池的平面型结构,为典型的多层薄膜器件结构。钙钛矿太阳能电池的电子传输层、空穴传输层与电极之间的界面特性对钙钛矿太阳能电池的效
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随着近年来钙钛矿太阳能电池光电转换效率的快速提升,发展成为商业化产品指日可待,特别是应用于便携式和可穿戴设备的辅助电源方面。钙钛矿材料在潮湿环境和持续光照条件下易分解,是导致其无法大规模商业化的主要原因。钙钛矿太阳能电池的结构主要源于染料敏化太阳能电池的介孔结构及有机太阳能电池的平面型结构,为典型的多层薄膜器件结构。钙钛矿太阳能电池的电子传输层、空穴传输层与电极之间的界面特性对钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性有很大的影响。从界面材料出发,为电子传输层和空穴传输层提供新型材料,可以促进界面电荷提取、钝化钙钛矿晶界缺陷、阻隔离子迁移和降低水氧渗透等,从而抑制钙钛矿材料分解,提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。目前,反式钙钛矿太阳能电池可利用溶液法加工,简化了制备工艺,降低了生产成本,为其产品批量化生产提供了基础。本文设计并合成了一系列四硫富瓦烯衍生物,研究不同端位基团对其光电性质和器件效率的影响。本论文主要研究内容如下:（1）在密度泛函理论的基础上,采用B3LYP/6-31G（d）方法,借助Gaussian 09对所设计的分子进行了量化计算,得到理论HOMO能级,选取在-4.8 e V到-5.40 e V区间的目标分子进行合成。理论计算表明,烷基链的长短不会对分子HOMO能级造成很大影响。而当端位基团为苯甲酸、吡啶时,对分子HOMO能级改变较大。（2）调控四硫富瓦烯衍生物中烷基链的长短,将分子应用于反式钙钛矿太阳能电池上,发现化合物ZL-2和ZL-3存在侵蚀现象,无法成膜。ZL-1的器件效率最高为18.59%。ZL-4的器件效率最高为19.53%。（3）设计含不同数量苯甲酸端位基团的四硫富瓦烯衍生物,调控理论能级。在量化计算中,ZL-5,ZL-6,ZL-7的HOMO能级变化存在一定的规律,随着苯甲酸基团的增加,呈现下降趋势。（4）从钝化角度出发,引入吡嗪、吡啶基团,使目标化合物可以对钙钛矿层具有一定的钝化效果。
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