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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螺芳基模快逐渐兴起,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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大分子spiro-OMeTAD中,三维立体螺二芴(SBF)核技术以较小的空间区域智能家居控制其他的空穴传送数据第一象限;而芳胺优秀的p-型特征,可遮盖定位分散化;由此,对于spiro-OMeTAD的设备构造改变具体围绕着 芳胺第一象限的遮盖积极开展.


螺二芴(SBF)基空穴传输材料

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如图例举了近期内源于SBF的高效果空穴网络传输数据建材的分子式空间结构.符合spiro-OMeTAD,研发职工光催化原理了一大系空穴网络传输数据建材。

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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来源于SFX的结构类型和本质作用,由此种核双重性的空穴传送数据板材在近年能够便捷开发,部门高性板材的分子结构和相关的元件性总的于表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


抛开**的SBF和SFX服务中心核,用作都兼有刚度和强度的十字交叉点构造的螺芳基无机化合物,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)的空穴传输数据涂料近年里来也在钙钛矿早上的太阳能发电电池充电中取到了软件.



基于含氮螺环芳香骨架的HTMs

在SBF和SFX螺环知识基础上,论述者继续一个脚印发展壮大一堆款型含N或S等杂氧原子的核设备构造,再用于搭配新的空穴数据传输建筑材料。

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：
文中专题报告了把握含螺芳烃骨架的HTMs团伙结构式,跟据其电子器件的的效果行为 ,分析一下高的的效果建筑材料的的的结构主体.，并按照螺芳烃核的的结构对高的的效果HTMs开始分为归纳法,总的了的的结构规划理念和构效原因.意愿顺利通过程度较高切实的简评,对今后在螺芳烃基础知识上开始特点化,规划、光催化原理的的效果越来越**的HTMs团伙结构式,要求几个方面回顾与展望。为HTMs团伙结构式在校园营销推广活动的环节之中所构建供给可参考选取的方法,因而进一步推动PSCs再继续向**率、长使用期的实用型化趋势转型.


文章来源：

刘庆琳,任保轶,孙亚光,等. 螺芳基钙钛矿太陽能容量电池空穴网络传输村料调查近况[J]. 生物学学报,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]空穴输送材料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大分子订制分解

2.螺二芴(SBF)基空穴网络传输原材料的制定合成

3.螺[芴-9,9′-氧杂蒽](SFX)基空穴传输材料的定制合成 

4.螺吖啶基空穴互传涂料的高端定制结合5.螺硫杂蒽基空穴传导的材料的开发聚合 6.螺芳基核格局的空穴数据传输材料的订做镶嵌