規劃及合成嶄新的電洞傳輸材料

在過去的幾十年裡，科學家們被吸引著專注於開發各種潔淨且可再生的能源科技，以期滿足世界對能源的需求。其中，光伏技術，尤其是鈣鈦礦太陽能電池，由於其優異的光電轉換效率和相對較低的成本並有機會成為可量產的永續能量源，已在光電應用中取得了快速進展。在開發高效率鈣鈦礦太陽能電池的過程中，各種類型的元件架構已經被深入探索和報導。然而，其中有助於鈣鈦礦太陽能電池優異性能的最重要的組件之一是電洞傳輸材料。合適的電洞傳輸材料在抑制電荷重組和阻擋電子反向流動方面扮演著重要作用，這也導致相關元件在較高的Voc 下表現出更好的電池效率。因此，我們延續過去的研究，製備不同新類型鹽類及與金屬錯合的有機小分子電洞傳輸材料並分別將它們使用於鈣鈦礦太陽能電池以提升其光電轉換率。在此過程中，我們亦將完善這些電洞傳輸材料的設計策略，以提高鈣鈦礦太陽能電池的效率和其穩定性。我們還將與我們的合作研發團隊一起微調電池元件架構(應用改良的電洞傳輸材料、探討不同的元件層配置、採用添加劑或變化鈣鈦礦組成）以優化和增強鈣鈦礦太陽能電池效能。本計劃的研究重點主要在設計和製備具穩定性及優質光電特性的光伏材料，並應用於研發高效率的含鉛、無鉛反式鈣鈦礦太陽能電池。本提案的當前目標是開發反式鈣鈦礦太陽能電池所需的新型光電材料，而計劃具體目標如下： 1) 使用自組裝單層、親水性和/或含氟概念來製備可應用於鈣鈦礦太陽能電池的電洞傳輸材料，並比較含與不含鹽類之電洞傳輸材料對鈣鈦礦太陽能電池效率之影響； 2）採用有效率的方法合成各種與金屬錯合的電洞傳輸材料以改善反式鈣鈦礦太陽能電池中鈣鈦礦的長晶及其穩定性； 3) 製備計劃中的電洞傳輸材料並評估其鈣鈦礦太陽能電池的電池性能，然後根據這些電洞傳輸材料的光伏特性再改進相關光電材料的衍生物； 4）藉由所得數據和相應的元件界面機制的研究，探研所設計的電洞傳輸材料比較透徹的結構和電池元件性能之關係，以合成具有市場潛力的反式鈣鈦礦太陽能電池所需且可專利的電洞傳輸材料，並提供產學界有價值的研究見解。