【摘 要】
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全球能源危机及环境污染问题让寻找和开发清洁能源变的尤为重要,而对可再生能源的研究为这一问题的解决带来了突破性进展。太阳能作为最丰富、最清洁的能源,是目前已知可再生能源中最具前景的。太阳能电池能够将光能转换成为电能,其中钙钛矿太阳能电池是近年来研究的热点。钙钛矿太阳能电池(PSC)于2009年被首次报道,迄今为止,其光电转换效率实现了从3.8%到25.2%的巨大提升。空穴传输材料(HTMs)在钙钛矿
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全球能源危机及环境污染问题让寻找和开发清洁能源变的尤为重要,而对可再生能源的研究为这一问题的解决带来了突破性进展。太阳能作为最丰富、最清洁的能源,是目前已知可再生能源中最具前景的。太阳能电池能够将光能转换成为电能,其中钙钛矿太阳能电池是近年来研究的热点。钙钛矿太阳能电池(PSC)于2009年被首次报道,迄今为止,其光电转换效率实现了从3.8%到25.2%的巨大提升。空穴传输材料(HTMs)在钙钛矿太阳能电池中扮演着重要角色,对电池的光电转化效率与稳定性有着重要影响。在钙钛矿太阳能电池中,目前应用最广泛的有机空穴传输材料为Spiro-OMe TAD,但其价格昂贵,而且热稳定性差。本论文以芴-二噻吩为核心结构,通过引入不同数量和位置的苯二芳胺基团和苯三芳胺基团,最终合成出五个有机空穴传输材料。目标化合物的起始原料为联噻吩,实验通过Ullmann反应、Suzuki偶联反应、Buchwald-Hartwig反应等七步反应合成目标产物,随后进行纯化,并通过核磁氢谱、核磁碳谱以及质谱等方法进行结构确认和表征,最终证明了合成的目标分子均为设计的分子。对合成的五种空穴传输材料进行了光电化学性能测试,主要包括紫外-可见吸收光谱和氧化还原电位的测定。结果显示,在噻吩基团上引入苯三芳胺基会使紫外吸收光谱发生红移,吸收强度变大,范围变宽,电子跃迁所需能量减少,这些改变有利于电子和空穴的游离。根据目标化合物的氧化还原电位,计算出五个空穴传输材料HOMO能级均高于Spiro-OMe TAD的HOMO能级,并且HOMO值大于钙钛矿材料价带能级,这些结果显示出所设计的分子作为空穴传输材料应用在钙钛矿太阳能电池的巨大潜质。
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