以PTAA为空穴传输层的倒置平面钙钛矿太阳能电池研究.pdf

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1、硕士学位论文以PTAA为空穴传输层的倒置平面钙钛矿太阳能电池研究RESEARCHONINVEREDPLANNARPEROVSKITESOLARCELLSWITHPTAAASHOLETRANSPORTLAYER陈文波哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O61学校代码：10213国际图书分类号：546密级：公开理学硕士学位论文以PTAA为空穴传输层的倒置平面钙钛矿太阳能电池研究硕士研究生：陈文波导师：叶腾凌副教授申请学位：理学硕士学科：无机化学所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O61U.D.C

2、:546DissertationfortheMasterDegreeinChemistry↑RESEARCHONINVERTEDPLANNARPEROVSKITESOLARCELLSWITHPTAAASHOLETRANSPORTLAYERCandidate：WenboChenSupervisor：AssociateProf.TenglingYeAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：InorganicChemistryAffiliation：SchoolofChemistryandChemicalEngine

3、eringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要迄今为止，p-i-n型器件结构的平面异质结钙钛矿太阳能电池由于其迟滞行为不明显，制备温度低，工艺简单，易于实现柔性化等优势，应用潜力巨大，受到了国内外科研工作者的广泛关注。在钙钛矿太阳能电池的研究中，空穴传输材料作为钙钛矿太阳能电池中至关重要的一层，需要具备良好的导电性，高的空穴迁移率，能级匹配以及良好的成膜性等性质。聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](P

4、TAA)是目前p-i-n型器件结构的平面异质结钙钛矿太阳能电池比较典型的空穴传输材料。将其作为空穴传输层引入到钙钛矿太阳能电池，表现出优良的器件性能。然而PTAA作为有机半导体聚合物同样存在着导电性差的问题，寻找性能优异的p型掺杂材料或者更为简单有效的处理方法来提高PTAA空穴传输性能是本论文的主要研究内容。在本论文中，我们首先使用强路易斯酸三（五氟苯基）硼烷(BCF)作为PTAA空穴传输材料的p型掺杂剂，来改性PTAA空穴传输材料，使其具有更优的空穴传输性能。经过掺杂改性处理的PTAA，电导率显著增加，提高两个数量级。此外，我们还发现可以通过光照处理BCF掺杂的PTA

5、A溶液进一步提升其导电性质。本文系统地研究了BCF掺杂和光照处理对PTAA空穴传输性能提升的机理，通过紫外可见吸收光谱、核磁、红外、电子自旋共振、导电率测试等表征表明，由于BCF非常强的得电子能力，使得它与PTAA之间可以很容易的形成电子转移复合物，该电子转移复合物的形成大大增加了PTAA薄膜中空穴载流子的浓度。将上述薄膜应用于钙钛矿太阳能电池，通过优化BCF掺杂浓度，得到基于8%BCF掺杂质量浓度的PTAA空穴传输层，表现出最优的器件性能，最大光电转化效率达到了18.50%，其中短路电流J2SC为22.37mA/cm，开路电压VOC为1.06V，填充因子FF达到了0.

6、78，较未掺杂BCF的器件提升11.2%。如果将8%BCF掺杂PTAA溶液经过1-3min光照处理，相应的钙钛矿太阳能电池器件性能可以得到进一步提升，最大光电转化效率达到了19.07％，其中J2SC为23.17mA/cm，VOC为1.04V，FF达到了0.79。这项工作提供了一种简单而有效的方法来改善三苯胺类空穴传输材料的空穴传输性能，相应平面异质结钙钛矿太阳能电池的光电转化效率得到大幅提升。关键词：钙钛矿太阳能电池；PTAA；p型掺杂剂；光诱导处理；分子间电荷转移复合物-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractUptonow,planarheterojunc

7、tionperovskitesolarcellswithp-i-ntypedevicestructurehaveattractedextensiveattentionbyscientificresearchers,duetotheirhysteresis-freebehavior,lowpreparationtemperature,simplefabricationprocess,andeasyimplementationofflexibility.Theholetransportmaterialisacruciallayerinthep