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pg电子娱乐游戏app 科研分享：类SBF螺芳基钙钛矿太阳能电池空穴传输材料（螺[芴-9,9′-氧杂蒽]、螺吖啶、螺硫杂蒽）的研究进展
发布时间：2022-01-21     作者：zhn   分享到：

摘要：


近10年,第三代光电能源转换技术钙钛矿太阳能电池(PSCs)正迅速崛起.基于有机-无机杂化钙钛矿材料的本征半导体特性以及PSCs平面多层器件架构特点,采用有机小分子空穴传输材料(HTMs)作为PSCs的p-型层,不仅实现了PSCs器件的全固态化,且大幅提升了器件效率及稳定性.以当前通用的标准空穴传输材料spiro-OMeTAD(2,2′,7,7′-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9′-螺二芴)为模板,研究人员开展了众多结构剖析和改进工作.随着HTMs分子设计以及合成方法学的进展,近5年来,一系列低成本、高性能的类SBF螺芳基单元测试卷逐渐兴起,并迅速进入空穴传输材料领域,如:螺[芴-9,9′-氧杂蒽]、螺吖啶、螺硫杂蒽等.螺芳基核结构的日益丰富,大大拓展了HTMs分子的设计空间,从而推动了PSCs效率和稳定性的不断提升.


基准空穴传输材料:spiro-OMeTAD

spiro-OMeTAD是在螺二芴核上构建的正交四元芳香叔胺分子,叔胺单元作为空穴传输功能部分;而刚性螺环核结构使其在应用中,能保持空穴传输层的热和形貌稳定性及三维载流子输运性能,从而减少激子复合,确保电池效率和寿命.目前,spiro-OMeTAD是钙钛矿太阳能电池中的基准空穴传输材料.

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原子spiro-OMeTAD中,3D螺二芴(SBF)核技术以较小的房间融合更好地的空穴输送摸块;而芳胺优秀的p-型功能,可突显职位唯一;因而,应用于spiro-OMeTAD的设备构造改进什么主要展开讨论芳胺摸块的突显开展调研.


螺二芴(SBF)基空穴传输材料

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图一为标出了近年依据SBF的高功效空穴传导板材的原子核机构.图案填充spiro-OMeTAD,科技研究师制法了一大系列的空穴传导板材。

pm-spiro-OMeTAD、po-spiro-OMeTAD、pp-spiro-OMeTAD、2,4-spiro-OMeTAD

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3,4-spiro-OMeTAD、DM、SC、ST

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spiro-MeTAD1（spiro-TTB） 、spiro-MeTAD2 、CF-SP-BTh 、spiro-mF

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spiro-oF 、spiro-OMeIm、G1、Dispiro-OBuTAD

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spiro-F1、spiro-F2、spiro-F3

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表1以螺二芴为中心核的空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

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螺[芴-9,9′-氧杂蒽]基空穴传输材料

螺[芴-9,9-氧杂蒽](spiro[fluorene-9,9′-xanthene],SFX)的结构及合成与SBF于1930年一同被报道。从反应性来看,SFX 氧杂蒽侧可供修饰位置比SBF更活泼和丰富,有利于相关材料的结构衍生化.SFX单元在近 10年得到学界和产业界的广泛关注;尤其在空穴传输材料研究领域,众多高性能 SFX基分子不断涌现,结构、性能和成本方面的优势不断被发掘出来.

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对于SFX的构成和的性质显著特点,由纯虚函数核繁衍的空穴传递文件在近两年来持续加快發展,这部分高效果文件的原子核各类合理元件效果总的于表2中
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含N/S原子的螺芳基有机小分子空穴传输材料HTMs


除了英语**的SBF和SFX核心核,是 同一个享有硬性的十字交叉的情况设备构造的螺芳基有机化合物,10-苯基-10H-螺[吖啶-9,9′-芴](10-phenyl-10H-spiro[acridine-9,9'-fluorene], SAF)和螺[芴-9,9′-硫杂蒽](Spiro[fluorene-9,9′-thioanthrene], SFT)的空穴文件传输文件历以来来也在钙钛矿大太阳能热水器电芯中得出了技术应用.



基于含氮螺环芳香骨架的HTMs

在SBF和SFX螺环的基础上,探析者进第一步快速发展新一系列的含N或S等杂氧分子的核的结构,用以于建设方案新的空穴网络传输用料。

CW3、CW4、CW5


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SCZF-5、SAF-OMe、SAF-5



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SFT-TPAM、SFT-TPA、ST




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ST2、DDOF、G2(C102)


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总结：
本段具体描述了集焦含螺芳烃骨架的HTMs氧原子结构,根据其元器稳定性表面,分享高稳定性的材料的构造蔓延.安装螺芳烃核构造对高稳定性HTMs做总类梳理,汇报总结了构造定制制作设想和构效直接关系.期望值根据极其逐步的述评,对的前景在螺芳烃根本上做常见功能化,定制制作、制作稳定性非常**的HTMs氧原子结构,谈到这些点开发规划。为HTMs氧原子结构营造保证可选取的原则,所以促进推动PSCs继读向**率、长使用年限的常见化定位开发.


文章来源：

刘庆琳,任保轶,孙亚光,等. 螺芳基钙钛矿太阳光能充电电池空穴无线传输资料论述进展情况[J]. 耐腐蚀学报,2021,79(10):1181-1196. DOI:10.6023/A21060253.



本文涉及的科研材料：

以螺二芴(SBF)为中心核的空穴传输材料

spiro-OMeTADpm-spiro-OMeTADpo-spiro-OMeTAD pp-spiro-OMeTAD 2,4-spiro-OMeTAD3,4-spiro-OMeTADDMSCSTspiro-MeTAD1 spiro-MeTAD2 CF-SP-BTh spiro-mFspiro-oF spiro-OMeImspiro-TTBG1Dispiro-OBuTADspiro-F1spiro-F2spiro-F3


以螺芴氧杂蒽(SFX)为中心核的空穴传输材料

mp-SFX-3PA mp-SFX-2PAmm-SFX-3PAmm-SFX-2PAHTM-FXHTM-FHTM-XHTM-X′HTM-FX′X59BTPA-4 BTPA-5BTPA-6 SFX-OMeTAD SFXDAnCBZ Y1 Y2 Y3X55 SFX-DTF1 SFX-DTF2 X26 X36SFX-TPAMSFX-TPAX60spiro-p,o-OMe spiro-Mespiro-SMe spiro-FOMespiro-Hspiro-IAXDB XOPXMP XPP  X61 aX62 a 2mF-X59  SFX-o-2F SFX-m-2FSFX-p-2F 


含硫、氮的螺芳基芴衍生物的空穴传输材料

10-苯基-10H-螺环[吖啶-9,9′-芴]空穴传送村料CW3CW4CW5SAF-OMeSAF-5 SFT-TPAMSFT-TPA STST2 DDOF G2


本文涉及的定制合成技术：

1.含螺芳烃骨架的HTMs大分子定做制作而成

2.螺二芴(SBF)基空穴文件传输的原材料的制定合成

3.螺[芴-9,9′-氧杂蒽](SFX)基空穴传输材料的定制合成 

4.螺吖啶基空穴文件传输的材料的高端定制转化成5.螺硫杂蒽基空穴输送的原材料的来样加工自动合成 6.螺芳基核组成部分的空穴无线传输的原材料的高端定制分解成