新型无参杂镍基金属有机配合物空穴传输材料的合成及其在钙钛矿型太阳能电池中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种新型无参杂镍基金属有机配合物空穴传输材料，是基于镍为配合物中心，以甲氧基三苯胺为给体的有机金属配合，并把其作为空穴传输材料应用在钙钛矿太阳能电池中，涉及钙钛矿空穴传输材料领域；该材料通过1,2

【技术实现步骤摘要】
新型无参杂镍基金属有机配合物空穴传输材料的合成及其在钙钛矿型太阳能电池中的应用


[0001]本专利技术涉及钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料领域，尤其涉及一种镍基新型金属有机配合物材料的制备以及其在作为无参杂空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用。

技术介绍

[0002]金属有机配合由于其稳定性高，空穴迁移率高等优点被逐渐应用于钙钛矿太阳能空穴材料中，如铜卟啉、锌卟啉、铁卟啉、铜酞箐等，虽然这些分子有较好的稳定性，但是其合成步骤复杂、产率低，而且其空穴迁移率有待提高，不利于降低金属有机配合物作为空穴材料在钙钛矿太阳能电池中的推广以及利用。由于镍的迁移率高，引入镍基的有机金属配合物有利于分子空穴迁移率的提高，而且合成了基于镍基有机金属配合物方法简单，产率高。利用无掺杂镍基有机金属配合物作为钙钛矿太阳能电池的空穴材料代替需要掺杂的Spiro
‑
OMeTAD空穴材料可以有效的提高钙钛矿太阳能电池的稳定性，而且大大降低电池的成本。从而有利于钙钛矿太阳能电池的商业化。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的是提供一种新型无参杂镍基金属有机配合物空穴传输材料，以解决
技术介绍
中存在的问题。
[0004]为实现以上目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]一种新型无参杂镍基金属有机配合物空穴传输材料，所述材料是基于镍作为配位物中心的复合型三芳胺衍生物，其结构通式如下：
[0006][0007]式Ni
‑
TPA中，R为下式所示的基团：
[0008][0009]本专利技术还提供了一种新型无参杂镍基金属有机配合物空穴传输材料合成方法，制
备合成图如图1所示，包括以下步骤：
[0010](1)在氮气保护条件下，取1,2
‑
二(4
’‑
溴苯基)乙二酮和4
‑
硼酸酯
‑4’
,4
’‑
二甲氧基三苯胺溶于四氢呋喃，然后加入1.5mol/L的碳酸钾溶液和催化剂，加热到85℃
‑
90℃反应二至三天后，利用柱层析法提纯，得到化合物A；
[0011](2)在氮气气氛中，将化合物A和五硫化二磷置于1,4
‑
环氧六烷中，加热回流，反应4
‑
6小时；后冷却到60℃左右，滴加六水合氯化镍，然后加热到110℃反应2小时左右，滴入乙醇中，沉淀，抽滤沉淀物，最后用硅胶柱纯化，得到最终产物Ni
‑
TPA。
[0012]进一步地，步骤(1)中1,2
‑
二(4
’‑
溴苯基)乙二酮和4
‑
硼酸酯
‑4’
,4
’‑
二甲氧基三苯胺的质量比为1:2～2.4；步骤(2)中化合物A、五硫化二磷和六水合氯化镍质量比为1:4.3:0.56。
[0013]本专利技术还提供了一种新型无参杂镍基金属有机配合物空穴传输材料在钙钛矿型太阳能电池中的应用方法，具体的，所述钙钛矿型太阳能电池在空穴传输层旋涂时，旋涂无掺杂Ni
‑
TPA空穴材料，旋涂工艺为加速度1500转/秒，转速为4500，时间为30秒，后擦去刻蚀对立面3mm处，旋涂好的膜后氧化12
‑
15h，镀上MoO3以及100nm的银薄膜。
[0014]进一步地，所述钙钛矿型太阳能电池，在导电玻璃清洗后旋涂介空二氧化钛m
‑
TiO2，其浓度为TiO2:CH3CH2O质量比等于1:6。
[0015]进一步地，所述钙钛矿型太阳能电池，在导电玻璃清洗后，用450℃，每隔一分钟碰一次致密二氧化钛,共喷4
‑
5次，后烧1个小时，随炉冷却到室温，然后再旋涂介空二氧化钛。
[0016]进一步地，所述致密二氧化钛c
‑
TiO2的体积比为4％的75％的二钛酸二异丙酯、6％的乙酰丙酮、90％的超干乙醇。
[0017]本专利技术合成出的镍基有机金属配合物空穴材料，具有较高的空穴迁移率(2.13
×
10
‑3cm2V
‑1S
‑1)无需掺杂有利于解决目前Spiro
‑
OMETAD空穴迁移率低(1.76
×
10
‑4cm2V
‑1S
‑1)需要掺杂三[4
‑
叔丁基
‑2‑
(1H
‑
吡唑
‑1‑
基)吡啶]钴(III)三(1,1,1
‑
三氟
‑
N
‑
[(三氟甲基)磺酰基]甲烷磺酸酰胺盐)(FK209)、双三氟甲磺亚胺锂盐LiTFSI、四叔丁基吡啶(t
‑
BPP)提高其迁移率的问题；同时基于镍基有机金属配合物空穴材料稳定性好可以有效的提高钙钛矿太阳能电池稳定性；除此以外，有机其合成步骤简单(只需要两步反应)，有利于解决Spiro
‑
OMeTAD合成复杂，价格昂贵的问题。
附图说明
[0018]图1为基于镍的有机金属配合物分子Ni
‑
TPA的合成方法图；
[0019]图2、图3、图4为Ni
‑
TPA分子的核磁图；
[0020]图5Ni
‑
TPA分子的XRD图谱；
[0021]图6a为基于镍有机金属配合物分子作为空穴材料的钙钛矿太阳能电池结构图，b为基于Ni
‑
TPA分子作为空穴材料的钙钛矿太阳能电池的J
‑
V图，c基于掺杂与不掺杂Spiro
‑
OMeTAD分子作为空穴材料的钙钛矿太阳能电池的J
‑
V图,d为二者的IPCE曲线；
[0022]图7是基于Ni
‑
TPA分子和Spiro
‑
OMeTAD分子的钙钛矿太阳能电池器件稳定性检测曲线图；
[0023]图8是钙钛矿薄膜，以及钙钛矿薄膜加Ni
‑
TPA,钙钛矿薄膜加Spiro
‑
OMeTAD的SEM图；
[0024]图9a为Ni
‑
TPA做空穴传输材料在薄膜中测得的UV
‑
vis吸收光谱显示图；
[0025]图10b为Ni
‑
TPA在HOMO处的电子密度分布，c为LUMO处的电子密度分布图。
具体实施方式
[0026]下面将结合图合具体应用实例来说明本专利技术；以下实施例有助于本领域技术人员更好的理解本专利技术，但是不以任何形式限制本专利技术；显而易见的是不脱离本专利技术的构思下，还可以有若干变形替换的形式，这些都属于本专利技术的保护范围。
[0027]实施例1：基于镍基有机金属配合物空穴材料的合成
[0028]1)称量1,2
‑
二(4
’‑
溴苯基)乙二酮(368mg本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型无参杂镍基金属有机配合物空穴传输材料，其特征在于，所述材料是基于镍作为配位物中心，甲氧基三苯胺为给体的有机金属配合的复合型三芳胺衍生物，其结构通式如下：式Ni
‑
TPA中，R为下式所示的基团：2.一种新型无参杂镍基金属有机配合物空穴传输材料合成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在氮气保护条件下，取1,2
‑
二(4
’‑
溴苯基)乙二酮和4
‑
硼酸酯
‑4’
,4
’‑
二甲氧基三苯胺溶于四氢呋喃，然后加入1.5mol/L的碳酸钾溶液和催化剂，加热到85℃
‑
90℃反应二至三天后，利用柱层析法提纯，得到化合物A；(2)在氮气气氛中，将化合物A和五硫化二磷置于1,4
‑
环氧六烷中，加热回流，反应4
‑
6小时；后冷却到60℃左右，滴加六水合氯化镍，然后加热到110℃反应2小时左右，滴入乙醇中，沉淀，抽滤沉淀物，最后用硅胶柱纯化，得到最终产物Ni
‑
TPA。3.根据权利要求2所述的新型无参杂镍基金属有机配合物空穴传输材料合成方法，其特征在于，步骤(1)中1,2
‑
二(4
’‑
溴苯基)乙二酮和4
‑
硼酸酯
‑4’
,4
’‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：华雍，吴太，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：