摘要: 近年来，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池凭借其简单的制备工艺、灵活的器件结构以及较高的光电转换效率，受到工业和学术界广泛关注。而设计开发新型高效的空穴传输材料，对于促进钙钛矿太阳能电池发展，实现其商业化应用有重要意义。本文以苯并二噻吩... 展开 近年来，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池凭借其简单的制备工艺、灵活的器件结构以及较高的光电转换效率，受到工业和学术界广泛关注。而设计开发新型高效的空穴传输材料，对于促进钙钛矿太阳能电池发展，实现其商业化应用有重要意义。本文以苯并二噻吩作为中心核，通过溴化、Suzuki偶联等反应引入三芳胺基团和不同长度的烷基侧链，合成得到了三个新型空穴传输材料4,4''-(4,8-二甲氧基苯并[1,2-b:4,5-b'']二噻吩-2,6-二基)双(N,N-双(4-甲氧基苯基)苯胺)（BTPA-C），4,4''-(4,8-二丙氧基苯并[1,2-b:4,5-b'']二噻吩-2,6-二基)双(N,N-双(4-甲氧基苯基)苯胺)（BTPA-3C）和4,4''-(4,8-双(辛氧基)苯并[1,2-b:4,5-b'']二噻吩-2,6-二基)双(N,N-双(4-甲氧基苯基)苯胺)（BTPA-8C），利用核磁共振图谱(NMR)和高分辨质谱(HRMS)对目标化合物和相应的中间体进行结构表征。 系统研究了各化合物的热性能、光物理性能和电化学性能，结果表明：各化合物薄膜在100℃时均能保持无定形态，具有较好的热稳定性；3个化合物的HOMO能级均在-5.33eV左右，与钙钛矿的价带及金属对电极的功函相匹配，有利于光生空穴的提取和传输；同时，化合物LUMO能级均为-2.77eV，高于钙钛矿材料的导带，能够阻挡电子传输，减少因复合而产生的载流子损失。以三个材料制备的空穴传输薄膜具有良好的空穴传输性能，其空穴迁移率分分别为2.88×10-4、3.98×10-4和6.99×10-5cm2V-1s-1。 将BTPA系列化合物作为空穴传输材料应用于钙钛矿太阳能电池，探究了含不同侧链的化合物对相应器件光电性能的影响。研究表明：空穴传输材料的最佳浓度为20mg/mL的氯苯溶液;烷基侧链最短的BTPA-C成膜性有待提高，而烷基侧链最长的BTPA-8C空穴迁移率较低，同时具有较好成膜性和载流子传输能力的BTPA-3C作为空穴传输材料时对应器件的光电转换效率最高，达到了18.60%（Jsc=22.98mA/cm2，Voc=1.05V，FF=76.48%），且电池具有良好的稳定性和重现性，在湿度为45±5%的条件下老化30天后其效率仍能保持初始效率的80%以上。 收起