聚咔唑空穴传输材料的设计、合成及在反式钙钛矿光伏电池中的应用
基于咔唑的有机小分子光电材料的合成及其性能研究
基于咔唑的有机小分子光电材料的合成及其性能研究基于咔唑的有机小分子光电材料的合成及其性能研究摘要：有机小分子光电材料作为一种具有潜在应用前景的材料，已经引起了广泛的关注。
本文将重点研究基于咔唑的有机小分子光电材料的合成方法以及它们的性能表征。
我们通过合成咔唑小分子材料，进一步探索其在太阳能电池等光电领域的应用。
一、引言有机小分子光电材料因其可调控的光学和电学性质而备受瞩目。
咔唑是一种重要的有机小分子，其具有良好的电子传输特性和优良的光学性能，被广泛应用于有机光电器件中。
因此，基于咔唑的有机小分子光电材料在光电领域的应用具有巨大的潜力。
二、合成方法本研究使用咔唑为基础，通过不同的反应路径合成了一系列的有机小分子光电材料。
常见的合成方法包括串联反应、环状反应等。
例如，我们通过在咔唑分子上引入吡啶环，利用串联反应合成了具有光电性能的有机小分子材料。
此外，我们还尝试了咔唑与其他有机小分子进行反应，得到了具有不同结构和性能的光电材料。
通过合成各种不同结构的咔唑小分子光电材料，我们可以进一步探索它们的光电性能和应用潜力。
三、性能表征合成得到的咔唑小分子光电材料，需要通过一系列性能表征手段进行全面评估。
其中，光学性质的表征包括吸光度、荧光光谱等；电学性质的表征则包括电导率、电荷传输性质等。
例如，我们使用紫外可见吸收光谱仪测定了咔唑小分子的吸光度图谱，并通过荧光光谱的测试分析了其荧光性能。
此外，我们还通过电化学工作站测试了这些材料的电化学性质，包括电流-电压曲线和阻抗谱。
四、应用展望基于咔唑的有机小分子光电材料在光电领域的应用前景广阔。
首先，由于其较高的光电转换效率和稳定性，这些材料可以用于太阳能电池、有机发光二极管等器件。
其次，咔唑小分子还可以通过改变其结构和功能基团，使其具有不同的光电性能，进一步扩展了其应用范围。
未来，我们可以进一步研究基于咔唑的有机小分子光电材料的合成方法和性能表征，以提高其光电性能，并在更多领域中应用。
有机空穴传输材料及其制备方法和应用、钙钛矿太阳能电池[发明专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202111176906.5(22)申请日 2021.10.09(71)申请人 华中科技大学地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人 李雄 张小茹 曾海鹏 李唯西 赵洋 左欣 李琳 (74)专利代理机构 北京金智普华知识产权代理有限公司 11401代理人 张文俊(51)Int.Cl.C07D 285/14(2006.01)C07D 417/04(2006.01)C07F 9/6541(2006.01)H01L 51/48(2006.01)H01L 51/46(2006.01)H01L 51/54(2006.01)H01L 51/50(2006.01)(54)发明名称有机空穴传输材料及其制备方法和应用、钙钛矿太阳能电池(57)摘要本发明提供了一种有机空穴传输材料及其制备方法和应用、钙钛矿太阳能电池。
有机空穴传输材料的化学式如下所示：本发明的有机空穴传输材料，Ar为具有半导体特性的三苯胺衍生物，根据其给电子及吸电子特性来调整其能级；R 3为π间隔共轭芳香体系，扩展π‑共轭微调空穴迁移率和能级，使分子内电子分布更均匀化，同时分子趋向平面化，有效调控有机半导体分子堆积行为，进而提高空穴传输能力。
R 4为含有氢键供受体的锚定基团，与电极材料表界面或P型半导体材料表界面产生化学反应或超分子相互作用。
空穴传输材料应用于钙钛矿太阳能电池中能有效地增强电极/钙钛矿界面或P型空穴传输层/钙钛矿界面的载流子传输性能和界面接触稳定性。
权利要求书3页 说明书16页 附图24页CN 113979969 A 2022.01.28C N 113979969A1.一种有机空穴传输材料，其特征在于，所述空穴传输材料的化学式如下所示：其中，Ar为中任一种，R 1、R 2为氢元素，或者为含有杂原子的芳香基团或烷基；R 3为中的任一种，其中，n 为0～10之间的正整数；R 4为‑(C n H 2n )PO 3H 2、‑(C n H 2n )COOH、‑(C n H 2n )SO 3H 2、‑(C n H 2n )Si(OH)3，‑(C n H 2n )B (OH)2，‑(C n H 2n )SH中的任一种，其中，n为0～5之间的正整数。
有机空穴传输材料在钙钛矿太阳电池中的应用_刘雪朋
基于咔唑的新型空穴传输材料及其在PSC中的应用
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第４ ６卷 第 ６期
２ ０ １ ７年 ６月
人 工 晶 体 学 报
Ｊ ０ＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｓ ＹＮ ＴＨＥ Ｔ Ｉ Ｃ Ｃ ＲＹ Ｓ Ｔ ＡＬ Ｓ
Ｖｏ １ ． ４６ Ｎｏ ． ６
Ｊ ｕ ｎ ｅ， ２ ０ １ ７
基 于 咔 唑 的新 型 空穴传 输 材 料 及 其在 Ｐ Ｓ Ｃ 中 的应 用
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《咔唑类D-π-D型空穴传输材料制备及在钙钛矿太阳能电池中的应用》范文
《咔唑类D-π-D型空穴传输材料制备及在钙钛矿太阳能电池中的应用》篇一一、引言随着环保意识的增强和可再生能源的追求，钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其高效率、低成本和可制备大面积器件等优点，受到了广泛关注。
在钙钛矿太阳能电池中，空穴传输材料（HTM）作为核心部分之一，起着传输和收集空穴、抑制电荷复合的重要作用。
本文旨在研究咔唑类D-π-D型空穴传输材料的制备及其在钙钛矿太阳能电池中的应用。
二、咔唑类D-π-D型空穴传输材料的制备咔唑类D-π-D型空穴传输材料是一种具有优异性能的有机材料，其制备过程主要包括以下几个步骤：1. 材料选择与合成：选择合适的咔唑类单体作为原料，通过聚合反应或共价键合等方式，制备出D-π-D结构的咔唑类化合物。
2. 溶液制备：将合成的咔唑类化合物溶解在有机溶剂中，制备成适合旋涂成膜的溶液。
3. 薄膜制备：将咔唑类溶液通过旋涂、热退火等工艺，制备成均匀、致密的薄膜。
三、咔唑类D-π-D型空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用咔唑类D-π-D型空穴传输材料因其良好的导电性、高透明度和优异的稳定性，被广泛应用于钙钛矿太阳能电池中。
其应用过程如下：1. 电池结构：咔唑类D-π-D型空穴传输材料通常作为电池的空穴传输层，与钙钛矿光吸收层和其他电极组成PSCs的三明治结构。
2. 传输和收集空穴：咔唑类空穴传输材料具有良好的电子能级匹配性，能有效传输和收集空穴，提高电池的电荷收集效率。
3. 抑制电荷复合：咔唑类材料能有效抑制电荷在电池内部的复合，提高电池的稳定性。
4. 性能优化：通过调整咔唑类空穴传输材料的结构和成分，可以进一步优化PSCs的性能，如提高电池的填充因子和转换效率等。
四、实验结果与讨论本实验制备了不同厚度的咔唑类D-π-D型空穴传输材料薄膜，并对其在钙钛矿太阳能电池中的应用进行了研究。
实验结果表明，适量的咔唑类空穴传输材料能有效提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性。
此外，我们还研究了咔唑类材料的结构与性能之间的关系，发现通过调整材料的结构和成分，可以进一步优化PSCs的性能。
《联咔唑基空穴传输材料中卤素取代基数量和种类对钙钛矿太阳能电池性能影响的研究》范文
《联咔唑基空穴传输材料中卤素取代基数量和种类对钙钛矿太阳能电池性能影响的研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，钙钛矿太阳能电池已成为光伏领域的研究热点。
联咔唑基空穴传输材料因其出色的物理化学性质在钙钛矿太阳能电池中发挥着关键作用。
其中，卤素取代基的数量和种类对于材料性能以及最终太阳能电池的效率具有显著影响。
本文旨在探讨联咔唑基空穴传输材料中卤素取代基的数量和种类对钙钛矿太阳能电池性能的影响。
二、材料与方法1. 材料制备本文采用联咔唑基为基础的空穴传输材料，通过引入不同数量和种类的卤素取代基进行材料设计及合成。
2. 实验方法利用旋涂法将钙钛矿层与联咔唑基空穴传输层结合，制备成钙钛矿太阳能电池。
通过改变卤素取代基的数量和种类，观察太阳能电池的光电性能变化。
三、实验结果与分析1. 卤素取代基数量对性能的影响（1）少量卤素取代基当联咔唑基空穴传输材料中卤素取代基数量较少时，由于取代基的电子效应和空间效应，使得材料在钙钛矿界面处的能级匹配程度提高，有利于空穴的传输。
然而，过少的卤素取代基可能导致材料对光的吸收能力有限，影响电池的光电转换效率。
（2）适量卤素取代基适量增加卤素取代基的数量可以增强材料的吸光能力和空穴传输能力，从而提高钙钛矿太阳能电池的短路电流密度和填充因子，最终提高电池的光电转换效率。
然而，过量的卤素取代基可能导致材料在合成过程中的稳定性问题，需注意控制。
（3）大量卤素取代基当卤素取代基数量过多时，虽然可以进一步提高材料的吸光能力，但过多的卤素原子可能占据联咔唑基的空间位置，导致空穴传输能力下降。
此外，过多的卤素原子可能增加材料的制造成本，不利于实际应用。
2. 卤素取代基种类对性能的影响不同种类的卤素原子（如氯、溴、碘）在联咔唑基空穴传输材料中的引入可以改变材料的电子结构和光学性质。
例如，碘元素引入可以提高材料的吸光范围和光子捕获能力；而溴元素则能在保持较高吸光能力的同时，提高材料的稳定性。
《2024年NiO_x空穴传输层的制备及其在钙钛矿太阳电池中的应用》范文
《NiO_x空穴传输层的制备及其在钙钛矿太阳电池中的应用》篇一一、引言随着可再生能源研究的深入，钙钛矿太阳电池因具有高光电转换效率、低成本等优点而备受关注。
其中，空穴传输层作为钙钛矿太阳电池的关键组成部分，对电池性能的提升起着至关重要的作用。
近年来，NiO_x（氧化镍）因其良好的空穴传输能力、高透明度以及与钙钛矿材料的良好兼容性，在太阳电池领域得到了广泛的应用。
本文将详细介绍NiO_x空穴传输层的制备方法及其在钙钛矿太阳电池中的应用。
二、NiO_x空穴传输层的制备1. 原料与设备制备NiO_x空穴传输层所需的原料包括氧化镍、溶剂等。
设备主要包括旋涂仪、烤箱、真空镀膜机等。
2. 制备方法（1）溶胶-凝胶法：将氧化镍溶解在适当的溶剂中，形成均匀的溶液。
然后通过旋涂法将溶液涂覆在基底上，经过烘干、热处理等步骤，形成NiO_x薄膜。
（2）原子层沉积法：通过交替沉积氧化镍和氧源，形成致密的NiO_x薄膜。
此方法可控制薄膜的厚度和结构，提高薄膜的均匀性和致密性。
三、NiO_x空穴传输层在钙钛矿太阳电池中的应用1. 提升电池性能NiO_x空穴传输层具有良好的空穴传输能力，能够有效地收集和传输光生空穴，降低电池内部的电阻，从而提高钙钛矿太阳电池的光电转换效率。
此外，NiO_x薄膜的高透明度有利于提高电池的光照利用率。
2. 改善电池稳定性NiO_x空穴传输层与钙钛矿材料具有较好的兼容性，能够有效抑制界面处的电荷复合，提高电池的稳定性。
此外，NiO_x薄膜的抗氧化性能也有助于提高电池的长期稳定性。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过制备不同厚度的NiO_x空穴传输层，我们发现在一定范围内增加薄膜厚度可以提高钙钛矿太阳电池的性能。
然而，过厚的薄膜可能导致电池性能下降，因为过厚的薄膜可能增加光生空穴的传输路径和传输时间，降低电池的填充因子和光电转换效率。
此外，我们还研究了NiO_x空穴传输层对钙钛矿太阳电池稳定性的影响，发现加入NiO_x空穴传输层的电池具有更好的长期稳定性。
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聚咔唑空穴传输材料的设计、合成及在反式钙钛矿光伏电池中的
应用
反式（p-i-n型）钙钛矿光伏电池（PSCs）因其具有可低温制备、稳定性高和无迟滞或迟滞低等优点引起了学术界和商业界广泛的关注。
常用的反式PSCs 中的空穴传输材料（HTMs）大多数为聚合物,其中最为优异的是具有高迁移率、高透光率和高稳定性的聚[双（4-苯基）（2,4,6-三甲基苯基）胺]（PTAA）。
新型聚合物HTMs的设计、开发对反式PSCs器件性能的提高具有重要意义。
本论文的工作是设计、合成基于咔唑单元的聚合物HTMs,并将其应用到反式PSCs,其主要研究内容和结果如下:（1）以咔唑单元作为聚合物主链,以三苯胺单元作为外围基团,通过Suzuki偶联反应合成了聚合物3,6-PCzTPA,2,7-PCzTPA和
3,6-2,7-PCzTPA。
其中HOMO能级较高的3,6-PCzTPA获得较低的开路电压(V<sub>OC</sub>)为0.96 V,导致应用时器件效率较低为16.4%。
2,7-PCzTPA的吸收光谱发生明显红移导致空穴迁移率较低,应用于反式PSCs时填充因子（FF）为73.2%,器件效率为17.2%。
高效的3,6-2,7-PCzTPA的HOMO能级匹配导致空穴迁移率较高,制备的电池具有较高的V<sub>OC</sub>,器件效率最高可达到18.4%。
本部分工作表明共轭骨架较弯曲的聚咔唑HTMs应用于反式PSCs可获得更高的效率。
（2）分别在咔唑单元的3,6位和2,7位引入甲氧基苯胺单元,通过钯催化剂C-N偶联反应合成了聚合物3,6-PCzTPA-OMA和2,7-PCzTPA-OMA。
基于反式器件结构为ITO/HTM/（FAPbI<sub>3</sub>）<sub>0.85</sub>（MAPbBr<sub>3</sub>）<sub>0.15</sub>/PCBM/C<sub>60</sub>/BCP/Ag的光伏器件两者的光电转换效
率（PCE）均为8%左右。
本部分工作表明甲氧基苯胺单元的引入位置对两个聚咔唑HTMs的光电性质包括吸收、荧光和能级均影响不大,导致空穴迁移率、光伏性能基本一致。
（3）分别在咔唑单元的3,6位和2,7位引入二辛基芴单元,通过Suzuki偶联反应合成了聚合物3,6-PCzTPA-F和2,7-PCzTPA-F。
在咔唑单元上不同的位置引入二辛基芴单元不仅提高了聚合物的分子量,同时也增强了材料的溶解性。
基于反式器件结构为ITO/HTM/（FAPbI<sub>3</sub>）<sub>0.85</sub>（MAPbBr<sub>3</sub>）
<sub>0.15</sub>/PCBM/C<sub>60</sub>/BCP/Ag的光伏器件,两个聚咔唑HTMs 的PCE分别为10.46%和6.31%。
本部分工作表明二辛基芴单元在咔唑单元上3,6位取代能够提升材料的空穴迁移率,应用于器件中有更优异的表现。