一种空穴传输材料及其合成方法技术

一种空穴传输材料，其结构式如式I所示：本发明专利技术所制备的空穴传输材料具有低的HOMO能级，有利于提高太阳能电池的开路电压，从而进一步改善光电转化效率；本发明专利技术的空穴传输材料为小分子材料，具有较强的π

【技术实现步骤摘要】
一种空穴传输材料及其合成方法


[0001]本专利技术属于光电转换
，具体涉及一种空穴传输材料及其合成方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿太阳能电池(PSCs)近些年发展迅速，因为它具有独特的光电特性，制备工艺简单，成本较低等特点成为科研人员的研究重点。而空穴传输材料 (HTMs)作为钙钛矿太阳能电池结构中的重要组成部分，制约着器件的性能。
[0003]固态空穴传输材料主要包括：无机半导体、聚合物和有机小分子。在钙钛矿太阳能电池中无机空穴传输材料获得了良好转化效率，具有高的迁移率和低的成本，例如常用到的CuI、CuSCN和NiO，但是由于沉积的溶液使钙钛矿部分溶解导致器件稳定性下降。由于聚合物空穴传输材料它具有良好的成膜性和较高的空穴迁移率，所以引起了广泛的关注。最常用的有聚三苯胺(PATT)、聚(3-己基噻吩)(P3HT)等，但是它们的缺点是提纯工艺复杂，溶解度较低，分子量未定，表征难，不易渗透到纳米材料中去，因此不适合于大面积使用。

技术实现思路

[0004]针对上述聚合物空穴传输材料中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种空穴传输材料及其合成方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术手段：
[0006]一种空穴传输材料，其结构式如式I所示：
[0007][0008]式I。
[0009]其中，R
’
、R”分别选自氢原子、C1-C4的烷基中的一种；
[0010]其中，R选自以下R1-R6基团中的一种：
[0011][0012]其中*为连接位置。
[0013]优选的，其为下列化合物中的一种：
[0014][0015]所述的空穴传输材料的合成路线如下：
[0016]步骤一：
[0017]步骤二：
[0018]步骤三：
[0019]步骤四：
[0020]所述的空穴传输材料的合成方法，包括如下步骤：
[0021]步骤一：将3,6-二溴咔唑，2-噻吩硼酸，K2CO3溶液和Pd(PPh3)4加入到1,4
-ꢀ
二氧六环中；在氩气条件下回流反应12h；反应完成后放置至室温，在反应液中加水，然后用CH2Cl2将有机物萃取；有机层用无水Na2SO4干燥，然后蒸干溶剂；粗品柱层析(PE/EA＝50:1)纯化，得到中间体I；
[0022]步骤二：将中间体I，2,8-二溴二苯并噻吩，CuI和Cs2CO3加入到DMF中，在氩气条件下回流14h；反应结束后，将反应后混合物里的催化剂过滤掉，然后蒸发溶剂，蒸干后的混合物通过硅胶柱层析(PE/EA＝450:1)纯化，得到中间体II；
[0023]步骤三：中间体II加入到反应瓶中，用DMF溶解，将反应瓶放置于冰浴下，然后把NBS溶解在DMF中得到溶液，之后将溶液慢慢滴加到反应瓶里；并在 0℃氩气条件下避光反应3h；等反应完成以后，把混合物倒入水中，用CH2Cl2萃取，分液后的有机层用Na2SO4干燥，蒸干有机溶剂后的混合物用硅胶柱层析 (PE/EA＝40:1)纯化，得到中间体III；
[0024]步骤四：将中间体III，含硼酸原料，K2CO3溶液和Pd(PPh3)4加入到1,4
-ꢀ
二氧六环中；在氩气条件下回流反应12h；反应完成后放置至室温，在反应液中加水，然后用CH2Cl2将有机物萃取；有机层用无水Na2SO4干燥，然后蒸干溶剂；粗品柱层析(PE/EA＝50:1)纯化，得到空穴传输材料。
[0025]一种太阳能电池器件，依次包括基片、空穴阻挡层、空穴传输层和阴极，其中，空穴传输层包含有所述的空穴传输材料。
[0026]本专利技术的有益效果如下：
[0027]本专利技术所制备的空穴传输材料具有低的HOMO能级，有利于提高太阳能电池的开路电压，从而进一步改善光电转化效率；本专利技术的空穴传输材料为小分子材料，具有较强的π-π相互作用，平面性较好，有利于电荷的传输，其次引入含硫原子的噻吩基团，能够有效提高空穴迁移率。
附图说明
[0028]图1为实施例1所制备中间体I的氢谱；
[0029]图2为实施例2所制备中间体II的氢谱；
[0030]图3为实施例3所制备中间体III的氢谱；
[0031]图4为实施例4所制备化合物1的氢谱；
[0032]图5为实施例5所制备化合物2的氢谱；
[0033]图6为实施例6所制备化合物3的氢谱；
[0034]图7为实施例7所制备化合物4的氢谱；
[0035]图8为实施例8所制备化合物5的氢谱；
[0036]图9为实施例9所制备化合物6的氢谱。
具体实施方式
[0037]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0038]实施例1
[0039]中间体I的合成
[0040]将3,6-二溴咔唑(10g，30.76mmol)，2-噻吩硼酸(9.84g，76.92mmol)， 2mol/L的K2CO3(8ml)溶液和Pd(PPh3)4(0.8g，0.68mmol)加入到1，4-二氧六环(125ml)溶液中。在氩气条件下回流反应12h。反应完成后放置至室温，在反应液中加水，然后用CH2Cl2将有机物萃取。有机层用无水Na2SO4干燥，然后蒸干溶剂。粗品柱层析(PE/EA＝50:1)纯化，得到白色固体中间体I(9g，收率90％)。
[0041]实施例2
[0042]中间体II的合成
[0043]将中间体I(9g，27.1mmol)，2,8-二溴二苯并噻吩(11.1g，32.52mmol)，CuI(5.16 g，27.18mmol)，Cs2CO3(18.0g，18.12mmol)混合在DMF(150ml)中。在氩气条件下回流14h。反应结束后，将反应后混合物里的催化剂过滤处掉，然后蒸发溶剂，蒸干后的混合物通过硅胶柱层析(PE/EA＝450:1)纯化，得到中间体II(11.8 g，收率73.80％)。
[0044]实施例3
[0045]中间体III的合成
[0046]中间体II(10g，16.9mmol)溶于DMF(60ml)中，将反应瓶放置于冰浴下，然后把NBS(6.6g，35.5mmol)溶解在20ml的DMF溶液中，慢慢滴加到反应瓶里。并在0℃氩气条件下避光反应3h。等反应完成以后，把混合物倒入水中，用 CH2Cl2萃取，分液后的有机层用无水Na2SO4干燥，蒸干有机溶剂后的混合物用硅胶柱层析(PE/EA＝40:1)纯化，得到中间体III(7.9g,63.3％)。
[0047]实施例4
[0048]空穴传输材料化合物1及其合成方法
[0049]将中间体III(5g,6.7mmol)，4,4
’-
二甲氧基-4
”-
硼酸三苯胺(7.7g，22.11mmol)， 2mol/L的K2CO3溶液4mL和Pd(PPh3)4(0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空穴传输材料，其特征在于，其结构式如式I所示：2.根据权利要求1所述的一种空穴传输材料，其特征在于，式I中R
’
、R”分别选自氢原子、C1-C4的烷基中的一种；其中，R选自以下R1-R6基团中的一种：其中*为连接位置。3.一种空穴传输材料，其特征在于，为下列化合物中的一种：
4.一种空穴传输材料的合成方法，其特征在于，所述合成方法，包括如下步骤：步骤一：将3,6-二溴咔唑，2-噻吩硼酸，K2CO3溶液和Pd(PPh3)4加入到1,4-二氧六环中；在氩气条件下回流反应12h；反应完成后放置至室温，在反应液中加水，然后用CH2Cl2将有机物萃取；有机层用无水Na2SO4干燥，然后蒸干溶剂；粗品柱层析(PE/EA＝50:1)纯化，得到中间体I；步骤二：将中间体I，2,8-二溴二苯并噻吩，CuI和Cs2CO3加入到DMF中，在氩气条件下回流14h；反应结束后，将反应后混合物里的催化剂过滤掉，然后蒸发溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯俊阳，高晓波，王敏强，
申请(专利权)人：冯俊阳，
类型：发明
国别省市：