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南方科技大學徐保民教授課題組和田顏清教授課題組:側鏈聚合物作為非摻雜空穴傳輸材料在鈣鈦礦太陽能電池中的應用
2019-07-23  來源:中國聚合物網

  鈣鈦礦太陽能電池因其成本低、質輕和可大面積柔性加工等優點使其具備很好的商業應用前景。雖然鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率已突破24%,但是有幾個因素仍制約其進一步工業化生產江西十一选五走势图。首先,鈣鈦礦器件的穩定性是目前亟需解決的一大問題。除了鈣鈦礦材料本身的穩定性江西十一选五走势图,空穴傳輸層對器件的穩定性有很大影響。目前最常用的空穴傳輸材料(HTM)Spiro-OMeTAD, 由于其本征空穴遷移率較低,需要添加Li-TFSI來提高遷移率江西十一选五走势图。而Li-TFSI具有很強的吸水特性,微弱的水汽就能夠加速鈣鈦礦的分解,從而減小器件的壽命。此外江西十一选五走势图,Spiro-OMeTAD由于合成步驟較長,導致其成本較高,不利于鈣鈦礦太陽能電池的產業化江西十一选五走势图。

  針對以上問題,南方科技大學徐保民教授和田顏清教授團隊設計出系列側鏈聚合物作為空穴傳輸材料應用于鈣鈦礦太陽能電池中江西十一选五走势图。在側鏈聚合物中小分子共軛單元通過碳-碳單鍵鏈接起來。聚合物鏈拉近了共軛單元之間的距離,增強共軛單元之間的π–π相互作用,提高材料遷移率江西十一选五走势图。相對于其共軛單元HTM2,聚合物HTM-P1的遷移率提高了約3倍。同時,柔性的聚合物鏈也使得材料具有良好的溶解性江西十一选五走势图。將聚合物和其單體作為非摻雜空穴傳輸層用在鈣鈦礦太陽能電池中江西十一选五走势图,發現在相似的條件下制備的器件,基于聚合物的器件效率達到17.2%,而基于其共軛單元和其單體的器件效率只有3.2%和9.7%。

  該團隊進一步將咔唑基團引入側鏈聚合物中,并通過改變三苯胺在咔唑基團上的取代位置來調節聚合物的能級結構和遷移率。發現三苯胺位于咔唑的3,6-位取代時可以獲得更高的遷移率。在不需要摻雜的情況下,器件效率達到18.45%。

  以上相關成果分別發表在Journal of Materials Chemistry A(J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 13123–13132)和ACS Applied Materials & Interfaces(DOI: 10.1021/acsami.9b07859)上。

  論文鏈接:

  https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2018/ta/c8ta02960a

  https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.9b07859

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