一类钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料的设计、合成及应用制造技术

本发明专利技术公开了一类钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料，所述材料是由非共轭聚乙烯基主链与芳胺取代的咔唑侧链共同构筑的非共轭型聚合物分子。本发明专利技术所述的空穴传输材料制备工艺简单、原料易得、价格低廉，且材料的溶液加工性能好，可以在钙钛矿材料上面形成薄的、空穴迁移率较好高质量薄膜，进一步降低器件制备成本；这类材料作为非掺杂空穴传输材料应用于钙钛矿太阳电池器件上，实现高于16％的器件效率，适宜稳定的、低成本、大规模柔性钙钛矿太阳能电池器件应用。

Design, synthesis and application of a hole transport material for perovskite solar cells

The invention discloses a cavity transmission material for a perovskite solar cell, which is a non conjugated polymer molecule constructed from a carbazole side chain substituted by a non conjugated polyethylene backbone and an aromatic amine. The hole transport material preparation process is simple and easy to get raw materials, low price and good solution processability, can form thin and high hole mobility high quality thin films in the perovskite materials above, further reduce the fabrication cost; this kind of material used as non doped hole transport materials in devices perovskite solar cell, achieve higher than 16% of the efficiency of the device, stable, low cost and large scale flexible perovskite solar cell device application.

【技术实现步骤摘要】
一类钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料的设计、合成及应用
本专利技术属于钙钛矿太阳能电池新材料领域，更具体地涉及一类钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料设计、合成及其应用。
技术介绍
有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其制备工艺简单、成本低廉、高效率等优势得到广泛的关注。短短的几年时间，PSCs的光电转换效率已经超过22％，成为当今光伏领域最重要的研究热点之一。在高效的传统n-i-p型PSCs中，空穴传输材料(HTMs)作为钙钛矿晶体和金属电极之间重要的界面层，得到了广泛地研究。HTMs在促进空穴的提取、传输以及抑制钙钛矿和HTM界面处的载流子复合等方面起着非常重要的作用，可以显著地地提高器件的性能。2，2′，7，7′-四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9′-螺二芴(Spiro-OMeTAD)作为最早的、最常用的一类应用于n-i-p型PSCs的有机HTM，可以实现实验室规模的高PCEs器件应用。一系列可以与Spiro-OMeTAD媲美的小分子和聚合物HTMs也相继被合成和报道，例如咔唑和噻吩类小分子HTMs、聚三芳胺(PTAAs)等[1-2]。然而大部分所报道的包括Spi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料，其结构特点在于：非共轭聚乙烯基主链与芳胺R取代的咔唑侧链共同构筑的非共轭型聚合物分子。所述结构特征如下：

【技术特征摘要】
1.一类钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料，其结构特点在于：非共轭聚乙烯基主链与芳胺R取代的咔唑侧链共同构筑的非共轭型聚合物分子。所述结构特征如下：其中：R为二苯胺或三苯胺类给电子基团，R同时位于咔唑的3、6或者2、7活性位点上，n为1～1000中任意数字。R具体为下列结构中的一种：2.一种如权利要求1所述的一类钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料的制备方法，其特征在于：化合物通过芳胺R取代的乙烯基咔唑单体(单体I)进行自由基聚合反应制备。具体步骤如下：其中：R为二苯胺或三苯胺类给电子基团，R同时位于咔唑的3、6或者2、7活性位点上，n为1～1000中任意数字。R具体为下列结构中的一种：自由基聚合反应是在温度85℃条件下，以偶氮二异丁腈(AIBN)为催化剂，对单体I进行聚合反应。实验中使用的反应瓶需在重铬酸钾洗液中浸泡并洗净，接着用饱和的水蒸汽除去内壁的盐层，最后在火焰中烘烤并用氮气保护冷却，达到除去吸附在瓶壁上的氧的目的。在氮气保护下，配制单体I浓度为0.1～1.0mol/L、AIBN浓度为1.0～10.0×10-3mol/L的甲苯或四氢呋喃溶液，鼓氮气搅匀。在反应瓶中加入上述配置溶液，液氮降温-抽真空-升温-通氮气，循环三次除去体系中的氧气；随后封瓶置入恒温85℃油浴锅中，反应72h结束后用甲醇淬灭反应，然后甲醇沉降得到聚合物粗产物；粗产物用丙酮抽提，得到分子量分布较窄的聚合物材料。3.根据权利要求2所述一类钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料的制备方法，其特征在于单体I是由二溴咔唑(单体II)为原料通过两步亲核反应和一步消除反应步骤制备，具体路线如下：其中：R为二苯胺或三苯胺类给电子基团，R同时位于咔唑的3、6或者2、...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷成蓉，秦天石，徐亚超，王建浦，黄维，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32