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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螺芳基标段逐渐兴起,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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原子核spiro-OMeTAD中,三维立体螺二芴(SBF)原子能以较小的余地ibms许多的空穴无线传输摸块;而芳胺优秀的p-型性能指标,可突显区域唯一;因,依托于spiro-OMeTAD的成分改造注意体现了芳胺摸块的突显开始.


螺二芴(SBF)基空穴传输材料

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图一为找出了近来由于SBF的高特点空穴网络互传资料的分子式架构.图案填充spiro-OMeTAD,研究人数准备半个系列表空穴网络互传资料。

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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特征提取SFX的结构类型和本质特征显著特点,由抽象方法核双重性的空穴发送的原材料在这段时间持续迅速发展趋势,区域耐腐蚀性较高方面的原材料的氧分子和相关的器材耐腐蚀性方面整理于表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


不光**的SBF和SFX中心站核,是 都拥有刚度和强度的十字相交格局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)的空穴视频传输材料近三载以来也在钙钛矿早上的太阳能板蓄电池中有了技术应用.



基于含氮螺环芳香骨架的HTMs

在SBF和SFX螺环核心上,钻研者进每一步快速发展好几回系类含N或S等杂分子的核架构,连用于创造出一个新的空穴无线传输村料。

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：
这篇文章述评了整合含螺芳烃骨架的HTMs原子核,给出其元器功效表达,深入分析高功效产品的成分特征因素.依据螺芳烃核成分特征对高功效HTMs参与区分推断,总结报告了成分特征规划措施和构效内在联系.期望值在比较而言率先的论述,对前景在螺芳烃基础知识上参与效果化,规划、制法功效愈发**的HTMs原子核,指出这些展望未来。为HTMs原子核建立带来可基准的措施,因此推动了PSCs马上向**率、长期的食用化目标的发展.


文章来源：

刘庆琳,任保轶,孙亚光,等. 螺芳基钙钛矿太阳队能电板空穴传送食材的研究新况[J]. 电学学报,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]空穴互传建筑材料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团伙个人定制转化成

2.螺二芴(SBF)基空穴文件传输材料的定制开发合成

3.螺[芴-9,9′-氧杂蒽](SFX)基空穴传输材料的定制合成 

4.螺吖啶基空穴接入的材料的全屋定制提炼5.螺硫杂蒽基空穴文件传输涂料的开发结合 6.螺芳基核格局的空穴网络传输涂料的私人订制人工