一种空穴传输材料及其制备方法与应用技术

技术编号：24323964 阅读：48 留言：0更新日期：2020-05-29 17:32

本发明专利技术提供一种空穴传输材料及其制备方法和应用。所述空穴传输材料具有如式Ⅰ所示结构。本发明专利技术提供的空穴传输材料具有良好的空穴传输性能和优良的溶解性，有些甚至可以在绿色溶剂进行溶解加工，并可以得到较好的薄膜形貌以及具有可调控的光电性能，可应用于钙钛矿太阳能电池中。

A hole transport material and its preparation and Application

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【技术实现步骤摘要】
一种空穴传输材料及其制备方法与应用
本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种空穴传输材料及其制备方法与应用。
技术介绍
近几年来，以有机-无机杂化钙钛矿材料为“光捕获剂”的钙钛矿太阳能电池取得了飞速的发展，其可以以更低的成本将太阳能转换为电能，受到全球科研圈与工业圈的青睐，其能量转换效率也逐步提升，最近验证效率已经突破25％。钙钛矿太阳能电池中除了活性层钙钛矿之外，空穴传输材料也非常关键；空穴传输材料不仅可以抽取空穴，还可以传输空穴，对于提高器件的性能十分重要。目前，已报道的高效钙钛矿太阳能电池多使用PTAA或Spiro-OMeTAD为空穴传输材料。但是，PTAA和Spiro-OMeTAD成本较高且导电性较差；使用过程中需要引入P型掺杂剂和双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)以提升空穴传输层导电性。掺杂剂和添加剂的使用，不仅降低了电池稳定性，还进一步增加了电池的制作成本。此外，目前绝大多数空穴传输材料需使用氯苯等氯代芳烃溶剂加工，这些溶剂毒性较大，对环境危害严重，非常不利于钙钛矿电池的产业化进程。因此，设计开发低成本、高效率且适用于环境友好溶剂加工的非掺杂有机空穴传输材料对提升钙钛矿太阳能电池稳定性，降低电池制作成本具有重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种空穴传输材料及其制备方法与应用，所述空穴传输材料具有良好的空穴传输性能和优良的溶解性，有些甚至可以在绿色溶剂(如乙醇)中进行溶解加工，并可以得到较好的薄膜形貌，同时还具有可调控的光电性能，可应用...

【技术保护点】
1.一种空穴传输材料，其特征在于，所述空穴传输材料具有如式I所示结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种空穴传输材料，其特征在于，所述空穴传输材料具有如式I所示结构：

其中，D基团为给体单元基团，EG基团为端基基团；
A1、A2、A3各自独立地选自碳或氮；
X1、X2各自独立地选自氢、氟或氰基中的任意一种；
E1、E2各自独立地选自氢、氟、氰基或甲基中的任意一种；
Y选自氧、硫或硒中的任意一种。

2.根据权利要求1所述的空穴传输材料，其特征在于，所述D基团选自如下所示给体单元基团中的任意一种：

其中，R基团独立地选自氢、甲基、甲氧基或叔丁基中的任意一种，虚线表示基团连接位置。

3.根据权利要求1或2所述的空穴传输材料，其特征在于，所述EG基团选自如下所示端基基团中的任意一种：

其中，虚线表示基团连接位置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的空穴传输材料，其特征在于，所述空穴传输材料包括如下所示化合物中的任意一种：

5.根据权利要求1-4中任一项所述的空穴传输材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)化合物A与化合物B进行偶联反应，得到化合物C，反应式如下：

(2)化合物C与含EG基团的化合物进行缩合反应，得到式I所示化合物，反应式如下：

其中，D基团为给体单元基团，EG基团为端基基团；
A1、A2、A3各自独立地选自碳或氮；
X1、X2各自独立地选自氢、氟或氰基中的任意一种；
E1、E2各自独立地选自氢、氟、氰基或甲基中的任意一种；
Y选自氧、硫或硒中的任意一种。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述偶联反应的催化剂为钯催化剂；
优选地，所述钯催化剂为Pd(PPh3)4；
优选地，步骤(1)中化合物A与化合物B的摩尔质量比为1:(2.4-3.0)；
优选地，步骤(1)所述偶联反应的溶剂包括四氢呋喃、水或甲苯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述偶联反应的温度为100-120℃；
优选地，步骤(1)所述偶联反应的时间为20-28h；
优选地，步骤(2)所述含EG基团的化合物选自下述化合物中的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭旭岗，王漾，廖巧干，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44

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