低成本、高性能钙钛矿电池有机小分子空穴传输材料

钙钛矿太阳能电池由于其高能量转换效率(最高报道认证效率为25.2%)、低成本和易于制造等特点,成为下一代光伏技术的关注焦点.虽然钙钛矿材料本身可以传导空穴,但其效率比较低.空穴传输材料的使用成为有效提取电荷和提高钙钛矿型太阳能电池效率的关键因素.总结了近期报道的低成本、高性能有机小分子空穴传输材料(效率大于19%),从螺环结构、噻吩衍生物以及其它结构进行介绍,并从合成策略和化学修饰等角度评估结构-性能的构效关系及其对器件效率和稳定性的影响,最后对有机小分子空穴传输材料的发展趋势进行了展望.

有机共轭小分子空穴传输材料的研究进展

基于有机-无机杂化钙钛矿材料具有带隙可调、光吸收带宽、双极电荷传输性能好、电荷扩散长度长、溶液加工成本低等优点,钙钛矿太阳能电池受到研究人员的广泛关注。空穴传输材料作为钙钛矿太阳能电池的重要组成部分,对载流子的提取和运输、钙钛矿的结晶性、电池器件的稳定性和制作成本都有相当大的影响。本文介绍了近年来有机共轭小分子作为空穴传输材料的研究进展,特别是其分子结构对材料各项性能的调控作用,包括能级、空穴迁移率、成膜性以及器件的光电转换效率和长期稳定性等,以期为未来有机共轭小分子空穴传输材料的研发提供参考。

有机空穴传输材料在钙钛矿太阳电池中的应用

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池(PSCs)由于其诸多优点得到广泛关注,而有机固态空穴传输材料(HTMs)代替液体电解质使其得到飞速的发展,提升了电池的效率和稳定性,已经成为PSCs的重要组成部分。目前应用于PSCs的空穴传输材料分为有机空穴传输材料和无机空穴传输材料两大类。无机空穴传输材料的可选择范围较窄,对应器件的光电转换效率相对较低。开发各类能级匹配、空穴迁移率高的有机空穴传输材料是提高器件效率和稳定性的有效手段,成为相关领域的研究热点。本文依据相对分子质量的大小,将应用于PSCs中的有机空穴传输材料分为小分子类和聚合物类空穴传输材料,详细评述了有机空穴传输材料分子结构对PSCs光电转换效率、填充因子、开路电压、短路电流和稳定性的影响,并对其能级、空穴迁移率的高低、添加剂的使用等进行了讨论。最后详细论述了有机空穴传输材料未来的研究重点和发展趋势。

有机小分子空穴传输材料取代基效应的理论研究

在B3LYP/6-31G(d)水平下对N,N′-二苯基-N,N′-二(1-萘基)-1,1′-联苯-4,4′-二胺(以下简称NTD)及其衍生物(以下简称NTDs)的中性态和离子态结构进行优化,得到各物质的重组能并进行比较。结果显示,NTD分子的化学修饰对重组能λ变化趋势的影响是电子诱导效应和共轭效应共同作用的结果:(1)吸电子诱导效应会引起NTD分子重组能的升高;多重取代位的吸电子效应对分子重组能影响具有相互抵消的作用,不具有简单加和性;给电子诱导效应会引起NTD分子重组能的降低;(2)o位、m位的正共轭效应使体系重组能剧烈升高,共轭作用在o位、m位取代时占主导作用;p位的正共轭效应使体系重组能降低;(3)大范围的共轭π键可能引起所取代的苯环电子分布发生根本性变化,导致分子构型随之发生剧烈变化,从而重组能急剧升高。

有机小分子及金属有机配合物电子传输材料的研究进展

概述了有机小分子及金属有机配合物电子传输材料的研究进展,对由小分子电子传输材料构成的有机电致发光器件的发光性能、发光效率等方面进行了比较,并对小分子材料的研究前景进行了展望.

空穴传输材料TTB的合成及其在有机光导体中的应用

以对甲苯胺的自身缩合反应制备4,4’二甲基二苯胺,收率为50.28%;再与4,4’二碘联苯经乌尔曼反应合成了N,N,N’,N’四(4甲基苯基)[1,1’联苯]4,4’二胺(TTB),收率为84.56%。通过紫外吸收光谱、红外吸收光谱、质谱、高效液相色谱以及元素分析对产物的组成和结构进行了鉴定。用合成的TTB作为空穴传输材料制成功能分离型有机光导体,测得其静电特性数据为V0=-860V,VR=-50V,E1/2=0.3lx.s。实验证明TTB是一种性能优良的空穴传输材料。

有机光导体空穴传输材料的性能表征

用多种空穴传输材料制备了光导器件,测定了他们的光电特性。从界面传输势垒角度分析了传输材料的氧化还原电位对光导体量子效率的影响,并通过实验进行了验证。用分子力学方法计算了一些空穴传输材料的偶极矩,对同一系列的传输材料,理论计算的偶极矩与氧化还原电位相关。

有机空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用进展

综述了钙钛矿太阳能电池的结构和工作原理以及用于高性能钙钛矿太阳能电池的部分有机小分子空穴传输材料的结构和性能,包括基于螺环结构、噻吩结构的有机小分子及金属有机化合物等,总结了用于高性能钙钛矿太阳能电池的有机小分子空穴传输材料的规律,并展望了未来的发展趋势。无掺杂空穴传输材料是一个重要的研究方向。

无掺杂空穴传输材料在n-i-p型钙钛矿太阳能电池中的应用研究进展

钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PVSCs)因长期稳定性差和制造成本高难以实现工业化生产。其制备中最常用的空穴传输材料(hole-transporting materials,HTMs)为2,2′,7,7′-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9′-螺二芴,需一定量吸湿添加剂以实现高效的空穴提取,导致对水敏感的钙钛矿层受到破坏。无掺杂HTMs避免了吸湿添加剂的使用,且成本低、合成步骤简单。综述了应用于n-i-p型PVSCs的YT5、M7-TFSI、P3HT、PBDB-Cz等高效率无掺杂有机小分子以及聚合物HTMs,提出了理想HTMs在器件性能、分子结构、合成条件、经济成本等方面的设计原则,并展望了无掺杂HTMs在PVSCs商业化过程中的应用前景。

有机太阳能电池空穴传输材料的研究进展

有机太阳能电池是新一代固态薄膜电池,报道的能量转化效率已接近15%,成为可再生能源领域的研究热点。空穴传输材料是构成有机太阳能电池的重要组成部分,对有机太阳能电池的能量转换效率和稳定性有重要影响。目前应用于有机太阳能电池的空穴传输材料分为无机空穴传输材料和有机空穴传输材料两大类。无机空穴传输材料的可选择范围较窄,电池加工工艺相对苛刻。开发各类能级匹配、空穴迁移率高的有机空穴传输材料是提高有机太阳能电池能量转换效率和稳定性的有效手段,是目前的开发重点。本文主要综述了有机空穴传输材料分子结构对有机太阳能电池能量转换效率、填充因子、开路电压、短路电流和稳定性的影响,并对其能级、空穴迁移率、添加剂的使用等进行了讨论。最后详细论述了有机空穴传输材料未来的研究重点和发展趋势。

钙钛矿太阳能电池中小分子空穴传输材料的研究进展

有机-无机钙钛矿太阳能电池(PSCs)从2009年低于5%的能量转换效率到现在经过认证的超过22%的效率,成为科研热点和最有希望商业化的新型太阳能电池。在高性能的PSCs中,空穴传输材料是关键的一环,起到从钙钛矿活性层材料到对电极有效抽取和传输空穴的作用。本文在现有研究成果的基础上,对有机分子空穴传输材料在PSC中的应用进行总结,并强调分子材料结构对PSC器件性能(效率和稳定性)的影响。

有机太阳能电池空穴传输材料研究进展

有机太阳能电池(OSCs)是一种使用有机半导体作为光活性层材料的太阳能电池。其中空穴传输层对OSCs的载流子输运、能级调节、优化光活性层形貌等方面起到了显著提升的作用,因此开发和研究空穴传输材料具有重要意义。详细综述了近几年OSCs中聚合物及金属化合物空穴传输材料的研究进展,其中对聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)、MoO_(3)、WS_(2)等传输材料的修饰和改善进行了重点讨论,并归纳了其提升器件光电转换效率(PCE)和稳定性的原因。为进一步选择和设计空穴传输层以此提升OSCs的性能提供了参考。

钙钛矿太阳能电池中有机空穴传输材料研究获系列进展

近期，中国科学院合肥物质科学研究院应用技术与农业工程研究所孔凡太研究团队在小分子有机空穴传输材料方面取得系列进展。

有机分子电致发光材料进展

由于有机电致发光器件在彩色平板显示等领域具有极大的应用前景 ,已引起广泛的关注。与无机物相比 ,有机发光材料具有高荧光效率、颜色的广泛选择性及易成膜性。本文主要介绍近年来有机分子电致发光材料最新的发展 ,并特别讨论了齐聚物和含载流子传输单元的发光体。

三芳胺类空穴传输材料研究新进展

综述了广泛应用于有机光电器件的三芳胺类空穴传输材料的研究新进展,探讨了该类材料的分子设计思想,并对其分子结构与性能关系作了概述。

树枝状分子应用于有机电致发光材料的研究进展

有机电致发光材料是光电信息功能材料领域的研究热点之一。相对于线性的有机小分子和高分子,作为有机电致发光材料,树枝状分子有着多方面的优势。分别从树枝状分子作为发光材料、电子传输材料、空穴传输材料和多功能载流子传输材料等4个方面简要介绍了树枝状分子在有机电致发光材料领域的研究进展,并进一步展望了树枝状分子未来的研究前景。

高聚物作为空穴传输材料的研究

有机电致发光一直是学术界的一个研究热点。其核心材料主要包括发光材料,电子传输材料和空穴传输材料。介绍了高聚物空穴传输材料的研究进展情况,探讨了高聚物空穴传输材料的分子结构与器件性能的关系。

单体TPA反映TPD分子空穴传输性能——小分子设计DFT理论研究

在B3LYP/6-31G**水平下对三苯胺(Triphenylamine,TPA)及其衍生物(TPAs)、二联三苯胺(N,N’-diphenyl-N,N’-bis(3-methyllphenyl)-(1,1’-biphenyl)-4,4’-diamine,TPD)及其衍生物(TPDs)和Biphenyl(Bp)及其衍生物(Bps)的中性态和离子态进行优化,计算能量,得到各物质的重组能并进行比较。研究发现TPD的单体TPA,而不是文献中提到的TPD中的联苯部分,能更好的体现整体的空穴传输性能。重新建立了更准确而直接的单体与整体性质的关系,对更好的经济便捷的研究设计TPD类有机小分子空穴传输材料具有一定的理论指导作用。

空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

近年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)作为一种新兴高效率光伏电池得到了飞速的发展。作为PSCs中的重要组成部分之一,空穴传输层(HTL)起到促进空穴传输和阻挡电子迁移的作用,同时也影响着器件的光电性能、稳定性和生产成本。因此,寻找成本低廉、空穴迁移率高的空穴传输材料就显得尤为重要。本文将空穴传输材料划分为有机和无机材料两大类,综述了其在钙钛矿太阳能电池中的应用,并重点介绍了基于这些空穴传输材料的电池的光伏性能。