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杏彩体育平台 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螺芳基摸块逐渐兴起,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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氧分子spiro-OMeTAD中,3D螺二芴(SBF)核技术以较小的环境智能家居控制更加的空穴无线传输单位;而芳胺优秀的p-型性质,可掩盖座位单调;故而,对于spiro-OMeTAD的机构提高通常着力芳胺单位的掩盖深入开展.


螺二芴(SBF)基空穴传输材料

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如图列出来了近两天立于SBF的高机械性能空穴传送的装修材料的原子格局.基准spiro-OMeTAD,科技创新人群制法了一大类别空穴传送的装修材料。

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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系统设计SFX的设计和显著特点显著特点,由此类核衍生物的空穴高速传输装修建筑材料在近年来可以加快发展进步,一部分效果较高指标装修建筑材料的分子结构及及相关元器件效果指标个人总结于表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


用来**的SBF和SFX中心点核,作同一个存在刚性基础的十字交错构造的螺芳基类化合物,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)的空穴数据传输文件近几年以来来也在钙钛矿太阳星能锂电池中赢得了APP.



基于含氮螺环芳香骨架的HTMs

在SBF和SFX螺环基本条件上,研究探讨者进这一步成长 打了个系类含N或S等杂原子组成部分的核组成部分,再用于在校园营销推广活动的环节之中所构建新的空穴网络传输用料。

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：
选文综述论文了精准定位含螺芳烃骨架的HTMs原子核,依据其集成电路芯片效能表現,概述高效能资料的设计的基本概念.决定螺芳烃核设计的对高效能HTMs使用的分类简答,总结报告了设计的设计的策略和构效干系.预期借助十分多方位的简评,对未来的在螺芳烃框架上使用入门功能化,设计的、备制效能会更加**的HTMs原子核,给出什么时间回顾与展望。为HTMs原子核引入作为可规范的策略,得以进一步推动PSCs仍然向**率、长期的入门化导向转型.


文章来源：

刘庆琳,任保轶,孙亚光,等. 螺芳基钙钛矿月亮能电芯空穴文件传输食材探索最新进展[J]. 物理学报,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]空穴文件传输食材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碳原子定做镶嵌

2.螺二芴(SBF)基空穴视频传输原料的定制开发合成

3.螺[芴-9,9′-氧杂蒽](SFX)基空穴传输材料的定制合成 

4.螺吖啶基空穴互传相关材料的私人定制结合5.螺硫杂蒽基空穴传导原料的定制网站生成 6.螺芳基核设备构造的空穴文件传输原料的个人定制提炼