功能有機(jī)小分子材料在新型薄膜太陽電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、高效、低成本的太陽電池是解決能源短缺問題的重要方法之一，染料敏化太陽電池(DSSCs)和鈣鈦礦太陽電池(PSCs)作為新型薄膜太陽電池受到各國研究者密切關(guān)注和深入研究。本文設(shè)計并引入雙組份有機(jī)小分子共凝膠劑到DSSCs中，在保證準(zhǔn)固態(tài)DSSCs穩(wěn)定性的同時，有效地提高了器件的光伏性能。另外，在鈣鈦礦中分別引入一系列酰胺類有機(jī)小分子和吡啶有機(jī)小分子。其中，疏水基團(tuán)和供電子基團(tuán)可以分別對鈣鈦礦薄膜的抗?jié)裥阅芎徒Y(jié)晶動力學(xué)進(jìn)行調(diào)控，有效地改善了

2、PSCs的光伏性能和抗?jié)穹€(wěn)定性。本文主要通過三方面開展:
　　1.針對基于單組份凝膠劑的準(zhǔn)固態(tài)DSSCs中光伏性能較差的問題，本文采用N,N'1，5-戊二基雙十二烷酰胺和N-叔丁氧羰酰胺基-3-吡啶共組裝構(gòu)成雙組份共凝膠劑并應(yīng)用在準(zhǔn)固態(tài)DSSCs中。與單組份凝膠劑相比，雙組份共凝膠網(wǎng)絡(luò)的纖維尺寸更小，更有利于離子的傳輸。另外，含N原子的N-叔丁氧羰酰胺基-3-吡啶可以和光陽極表面的氧空位結(jié)合，降低電解質(zhì)/光陽極界面的電子復(fù)合。雙組

3、份共凝膠劑提高了器件的光伏性能，其光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)約6.74％，與單組份準(zhǔn)固態(tài)DSSCs相比提高了約9％。另外，雙組份共凝膠電解質(zhì)的固-液相轉(zhuǎn)變溫度為106℃。在50℃、一個太陽光照下連續(xù)老化1000h后，基于雙組份準(zhǔn)固態(tài)DSSCs的PCE仍維持在初始值的90％以上，保證了器件的穩(wěn)定性。
　　2.針對PSCs對濕度敏感的問題，將具有雙重功能性基團(tuán)的酰胺類有機(jī)小分子應(yīng)用到鈣鈦礦中。其中，雙酰胺基團(tuán)可通過氫鍵與鈣鈦礦晶體表面的兩

4、個I結(jié)合，從而縮小鈣鈦礦晶粒間距。同時，酰胺類有機(jī)小分子的烷基鏈具有疏水作用，可提高鈣鈦礦薄膜的抗?jié)穹€(wěn)定性。在避光、濕度約80％條件下放置168h后，無添加劑的PSCs的PCE降為原來的1％，而添加酰胺類有機(jī)小分子后的PSCs的PCE均保持在初始值的80％左右，這說明酰胺類有機(jī)小分子的引入可以明顯提高PSCs的抗?jié)穹€(wěn)定性。
　　3.為了提高PSCs的光伏性能和穩(wěn)定性，在鈣鈦礦中引入一系列具有不同供電子能力和疏水性能的吡啶類有機(jī)小分