臺灣博碩士論文加值系統

我們設計並合成一系列以bimestylene為核心，連接不同π-共軛長度之電子予體的電洞傳輸材料（HTMs）P1、P2和P3，應用在鈣鈦礦太陽能電池中。P1、P2和P3的熱裂解溫度（Td）分別為350 ℃、378 ℃、366 ℃，玻璃轉移溫度（Tg）分別為115 ℃、112 ℃、156 ℃，顯示具有良好的熱穩定性。另外，三個化合物之氧化電位隨著π-共軛增長而降低。以P系列做為鈣鈦礦太陽能電池之電洞傳輸材料所量測之光電轉換數值分別為P1 10.88 % （Jsc=16.43 mA cm-2，Voc=0.975 V，FF=0.679）、P2 9.31 % （Jsc=17.98 mA cm-2，Voc=0.910 V，FF=0.569）、P3 3.66 %　（Jsc=13.74 mA cm-2，Voc=0.710 V，FF=0.374）。結果顯示，以bimestylene為核心之新型電洞傳輸材料可有效應用在鈣鈦礦太陽能電池中。

Abstract
we report the synthesis and characterization of three bimesitylene-core arylamine derivatives P1, P2, and P3 as new hole transporting materials (HTMs) and their application in CH3NH3PbI3 perovskite solar cell. The bulky and twisted structure of bimesityl has some similarity to that of spiro-OMeTAD and provides high thermal stability, high glass transition temperature (Tg) and high solubility in common organic solvents. The absorption, electrochemical, and photovoltaic properties for all HTMs have been systematically investigated. The π-conjugated length of the donor significantly influenced the electrochemical and photovoltaic properties of the HTMs. The short-circuit current density (Jsc) was 16.43 mA cm-2 with an open-circuit voltage (Voc) 0.975 V and a fill factor (FF) 0.679, that corresponded to a power-conversion efficiency (η) 10.88 % for P1. The short-circuit current density (Jsc) was 17.98 mA cm-2 with an open-circuit voltage (Voc) 0.910 V and a fill factor (FF) 0.569, that corresponded to a power-conversion efficiency (η) 9.31 % for P2. The short-circuit current density (Jsc) was 13.74 mA cm-2 with an open-circuit voltage (Voc) 0.710 V and a fill factor (FF) 0.374, that corresponded to a power-conversion efficiency (η) 3.66 % for P3. The small molecule hole transport materials facilitates the fabrication process and thus potentially reduces the fabrication cost of perovskite solar cell.

目錄
一. 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 太陽能電池簡介 2
1-3 太陽能電池種類 5
1-4 研究動機 20
二. 結果討論 21
2-1 合成探討 21
2-2 光化學性質探討 23
2-3 電化學性質探討 26
2-4 熱化學性質探討 29
2-5 元件製作與測試 33
三. 結論 36
實驗部分 37
實驗步驟 40
參考文獻 47




圖表目錄
圖1-1 P-N junction 4
圖1-2 太陽能電池架構圖 4
圖1-3染料敏化太陽能電池架構圖 10
圖1-4鈣鈦礦(CH3NH3)PbX3吸附於二氧化鈦的吸收光譜 13
圖1-5CH3NH3PbX3能階 14
圖1-6鈣鈦礦太陽能電池元件示意圖 15
圖1-7　鈣鈦礦太陽能電池工作路徑 15
圖1-5 Dinphenyl類、星形類、spiro類的電洞傳輸材料 18
圖1-9　spiro-OMeTAD結構圖 19
圖1-6以Dimesitylene為主體的P系列HTM 20
圖2-1 P1、P2、P3溶於氯苯的吸收光譜 23
圖2-2 P1 UV-vis與螢光光譜圖 24
圖2-3 P2 UV-vis與螢光光譜圖 24
圖2-4 P3 UV-vis與螢光光譜圖 25
圖2-5 spiro-OMeTAD UV-vis與螢光光譜圖 25
圖2-6 P1、P2、P3的cyclic voltammograms圖譜 27
圖2-7 鈣鈦礦與電洞傳輸材料之能階圖 28
圖2-8 P1之熱重分析圖 30
圖2-9 P1之差示掃描量熱圖 30
圖2-10 P2之熱重分析圖 31
圖2-11 P2之差示掃描量熱圖 31
圖2-13 P3之差示掃描量熱法圖 32
圖2-12 P3之熱重分析圖 32
圖2-14 P1、P2和P3的J-V Curve 35
圖2-15 P1、P2和P3的IPCE圖譜 35
附圖1 化合物P1 1H核磁共振光譜 50
附圖2 化合物P1 13C核磁共振光譜 51
附圖3 化合物P2 1H核磁共振光譜 52
附圖4 化合物P2 13C核磁共振光譜 53
附圖5 化合物P3 1H核磁共振光譜 54
附圖6 化合物P2 13C 核磁共振光譜 55
附圖7 化合物P1質譜光譜 56
附圖8 化合物P2質譜光譜 57
附圖9 化合物P3質譜光譜 58
表2-1 P1、P2和P3之氧化電位參數 28
表2-2 spiro-OMeTAD、P1、P2和P3光電參數值 34

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