سنتز و کاربرد مواد انتقال دهنده‌ی حفره آلی در سلول‌ خورشیدی پروسکایت در شرایط بدون افزودنی‌

در سال‌های اخیر، با هدف جایگزینی انتقال دهنده حفره اسپایرامتاد، تلاش‌های فراوانی در زمینه سنتز مواد انتقال حفره جدید از(htms) برای سلول‌ خورشیدی پروسکایت (psc) انجام شده است. با این حال، برای بهبود هدایت و تحرک‌پذیری این مواد، بیشتر از افزودنی‌های شیمیایی استفاده می‌شود که علاوه بر افزایش هزینه، مخرب بوده و به دلیل جاذب رطوبت بودن سرعت تخریب کریستال‌های پروسکایت را افزایش میدهند و باعث کاهش پایداری و بازدهای سلول‌های خورشیدی در درازمدت می‌شوند، در نتیجه با توجه به اهمیت سنتز مواد انتقال حفره(htms) بدون افزودنی، مولکولهای کوچک آلی 2 و 6 با استفاده از مواد اولیه مقرون به صرفه، به منظور بهبود مسیر سنتز، حلالیت و ایجاد مورفولوژی بهتر بر روی سطح پروسکایت نسبت به اسپایرواُمتاد سنتز، و با استفاده از روش الکتروشیمیایی، طیف جذب و نشر و طیف سنجی nmr، خواص شیمیایی، خلوص و شناسایی آن تایید گردید؛ علاوه بر این، پایداری حرارتی و استحکام htms جدید توسط dsc و tga اندازه گیری شد. مولکولهای‌ مورد استفاده به دلیل وجود سیستم π از نوع دهنده-گیرنده، تحرک انتقال بار را افزایش داده و استفاده از افزودنی‌های شیمیایی را کاهش میدهند. در ادامه سلول خورشیدی حاصل ازhtms 2 و 6 با آنالیزهای فوتوولتاییک مشخصه یابی شد، نتایج نشان می‌دهد که سلول حاوی لایه منتقل کننده حفره 6 دارای عملکرد تقریبا مشابه به شاهد انتقالدهندهی حفره اسپایرواُمتاد در شرایط بدون افزودنی میباشد که در آن شدت جریان ma/cm2 14.68، ولتاژ مدار باز برابر با 0.82 ولت، فاکتور پرشدگی برابر با 0.65 و بازدهی توان تبدیل 7.88% نشان داده شده است.

synthesis and application of organic hole transporting materials for perovskite solar cells at doped-free condition

in recent years, numerous efforts have been made to synthesize new hole-transporting materials for perovskite solar cells with the aim of replacing spiro-ometad. however, to improve the conductivity and mobility of these materials, chemical additives are mostly used, which not only increase the cost but also reduce the stability and efficiency of perovskite solar cells in the long term due to the moisture sensitivity of perovskite crystals. therefore, small organic molecules 2 and 6 were synthesized using cost-effective raw materials to improve the synthesis route, solubility and morphology on the perovskite surface compared to spiro-ometad for additive-free hole transport materials. the chemical properties, purity, and identification of these molecules were confirmed using electrochemical methods, uv-vis spectroscopy, and nmr spectroscopy. due to the donor-acceptor type π-system, the molecules used increase the charge transfer mobility and thus reduce the use of chemical additives. the photovoltaic parameters of the solar cell made from hole transport material 2 and 6 were determined by photovoltaic analysis, and the results showed that the performance of hole-transporting layer 6 was almost the same as of spiro-ometad in additive-free conditions, with a current density of 14.68 ma/cm², an open-circuit voltage of 0.82 v, a fill factor of 0.65, and a power conversion efficiency of 7.88%.