基于茚酮芳胺修饰型聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]的组合物及用途制造技术

本发明专利技术公开了基于茚酮芳胺修饰型聚[双(4

【技术实现步骤摘要】
基于茚酮芳胺修饰型聚[双(4
‑
苯基)(2,4,6
‑
三甲基苯基)胺]的组合物及用途


[0001]本专利技术属太阳能电池
，具体的介绍了一种基于茚酮芳胺修饰型聚[双(4
‑
苯基)(2,4,6
‑
三甲基苯基)胺]的组合物及用途。
技术背景
[0002]本专利技术从钙钛矿电池的钝化层入手，寻找易于制备、成本低廉、高效和高稳定性的有机小分子钝化材料，用来提高了PSCs的结晶度和空穴提取能力。三苯胺为供电子基团的化合物分子具有良好的扭曲角度，可以抑制分子堆积，提高空穴薄膜的质量，增加空穴迁移率和电导率。引入以茚酮为端位的化合物中，有助于电子通过共轭桥部分传输到电子受体。引入空穴传输材料中有助于电子传输到分子中心基团上，增强空穴传输能力，提高空穴迁移率。
[0003]以茚酮为端基的化合物作为空穴传输材料之前是有报道的，且具有一定的空穴提取能力.近年来，这种类似的组合物也有被报道过，但是结构都较为复杂，人们往往追求结构较为简单且效果显著的钝化材料，如含有路易斯碱基、卤素原子、两性离子基团和多种缺陷钝化基团。
[0004]因此，通过在有机HTMs结构中引入钝化基团，同时实现传输空穴和钝化钙钛矿表面缺陷的双重功能，从而有效避免其他钝化方法带来的复杂操作过程。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的一方面是要介绍一种茚酮芳胺修饰型聚[双(4
‑
苯基)(2,4,6
‑
三甲基苯基)胺]的组合物及用途；另一方面是利用醛铜缩合反应合成结构简单的L01，L02将其应用于钙钛矿太阳能电池。本专利技术通过以下方案实现：
[0006]一种茚酮芳胺修饰型聚[双(4
‑
苯基)(2,4,6
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三甲基苯基)胺]的组合物及用途,PTAA作为空穴传输层，L01/L02作为钝化层,化合物L01为1
‑
茚酮与4
‑
二苯胺基苯甲醛反应生成，含有有一个酮基，化合物L02为1,3
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茚满二酮与4
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二苯胺基苯甲醛反应生成，含有两个酮基，其化学结构式如下所示：
[0007][0007][0008]基于茚酮芳胺修饰型聚[双(4
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苯基)(2,4,6
‑
三甲基苯基)胺]的组合物及其在钙钛矿中的用途，PTAA作为空穴传输层，L01/L02作为钝化层,钝化层的位置在空穴传输层的上方，PTAA作为钙钛矿太阳能电池空穴传输层，其优选浓度为5mg/ml，L01/L02作为钙钛矿太阳能电池的钝化层,其优选浓度为5mg/ml。所述钙钛矿太阳能电池从下至上为ITO导电玻璃层、空穴传输层、钝化层、钙钛矿结构的CH3NH3PbI3层、电子传输层和金属电极组成.
[0009]上述以基于茚酮芳胺修饰型聚[双(4
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苯基)(2,4,6
‑
三甲基苯基)胺]的组合物及用途及在钙钛矿电池中的应用。
[0010]本专利技术的有益效果为：
[0011]1、本专利技术公开了基于茚酮芳胺修饰型聚[双(4
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苯基)(2,4,6
‑
三甲基苯基)胺]的组合物及用途，该以茚酮作为端位基团的芳胺类材料易合成，制备成本低廉，且将茚酮基团应用于钙钛矿太阳能电池中的这一新的尝试是非常有探索意义的。
[0012]2、该电池应用于钙钛矿电池得到了18.42％的光电转化效率：短路光电流密度22.53mAcm
‑2，填充因子0.763。探索引入茚酮为端位基团对三芳胺类钝化材料性能的影响，为茚酮今后用于钙钛矿太阳能电池提供实验和理论基础。
附图说明
[0013]图1实施例1中L02的1HNMR。
[0014]图2对比例1中L01的1HNMR。
[0015]图3实施例1,对比例1中组合物L01/L02制作的钙钛矿太阳能电池结构示意图
[0016]图4实施例1中组合物PTAA
‑
L02用于钙钛矿太阳能电池的J
‑
V曲线
[0017]图5对比例1中组合物PTAA
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L01用于钙钛矿太阳能电池的J
‑
V曲线
[0018]图6为实施例2，对比例2，对比例3中组合物PTAA
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L02，PTAA，PTAA
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L01,的空穴迁移率测试
[0019]图7为实施例3，对比例4，对比例5中组合物PTAA
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L02，PTAA，PTAA
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L01的电导率测试
具体实施方式
[0021]实施例1：L02的合成
[0022]合成路线如下：
[0023]化合物L02的合成：取100mL单口圆底烧瓶，称取中间体2(1mmol)与1,3
‑
茚满二酮(1mmol)。加入CH3OH与PhMe溶液各3ml将原料溶解。之后再加入哌啶0.1ml，在80℃条件下，搅拌反应4小时。反应过程中利用TCL检测进程。反应完全后用水淬灭反应。乙酸乙酯萃取3次，水洗2次，饱和食盐水洗1次。收集到的有机相用无水硫酸钠干燥，干燥20分钟后用旋干溶剂，得到粗品。最后利用重结晶)提纯，得到红色固体，化合物L02。产率：85％。
[0024]对比例1：L01的合成
[0025]合成路线如下：
[0026]化合物L01的合成：
[0027]取100mL单口圆底烧瓶，称取中间体2(1mmol)与1
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茚酮(1mmol)。加入适量CH3OH溶液将原料溶解。加入KOH搅拌反应，在室温条件下，反应12小时。反应过程中利用TCL检测进程。反应完全后用水淬灭反应。乙酸乙酯萃取3次，水洗2次，饱和食盐水洗1次。收集到的有机相用无水硫酸钠干燥，干燥20分钟后用旋干溶剂，得到粗品。最后利用重结晶)提纯，得到黄色固体，化合物L01。产率：88％。
[0028]以实施例1合成的L02作为钝化材料制作钙钛矿太阳能电池为例：ITO导电玻璃通过使用清洁剂、丙酮、水和乙醇连续清洗，在ITO导电玻璃上层3000rpm旋转30s时覆盖PTAA(5mg/ml)。之后在100℃烧结，持续10分钟。采用顺序沉积的方法，在PTAA上层3000rpm旋转30s覆盖L02(5mg/ml)，之后100℃退火10min，之后在钝化层上覆盖钙钛矿层。将钙钛矿前体溶液(461毫克PbI2、159毫克MAI、70.9μlDMSO和634.92μlDMF)以4000rpm旋转25s的方式在手套箱中旋涂，之后100℃处退火10分钟。然后将溶于氯苯的PCBM(20mg/ml)在钙钛矿层上在3000rmp下旋转30秒。将溶于异丙醇的BCP(0.5mg/mL)在PCBM层上旋转35秒。最后，Ag被真空蒸发在装置的顶部作为对电极。相应的钙钛矿太阳能电池结构示意图见图3，其J
‑
V曲线见图4。电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于茚酮芳胺修饰型聚[双(4
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苯基)(2,4,6
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三甲基苯基)胺]的组合物及其在钙钛矿中的用途，PTAA作为空穴传输层，L01/L02作为钝化层，组合物具有如下化学结构：矿中的用途，PTAA作为空穴传输层，L01/L02作为钝化层，组合物具有如下化学结构：2.基于茚酮芳胺修饰型聚[双(4
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苯基)(2,4,6
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三甲基苯基)胺]的组合物及其在钙钛矿中的用途，其特征在于所述钝化材料的制备方法具体步骤如下：S1：在冰浴条件下，加入9mL无水N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)冰浴条件下滴加1mL三氯氧磷。滴冰浴下继续搅拌反应30min制备维森迈尔试剂。将化合物三苯胺(4mmol)溶于无水N,N
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二甲基甲酰胺溶解。冰浴条件下滴加维森迈尔试剂(4.8mmol)，滴加完成后撤掉冰浴，室温条件下反应6小时。反应结束后加入大量饱和醋酸钠水溶液水解，1小时后水解结束。反应结束后用乙酸乙酯萃取3次，水洗2次，饱和食盐水洗1次。收集到的有机相用无水硫酸钠干燥，干燥20分钟后用旋转蒸发仪旋干，得到粗品将粗产物分离纯化，得到中间体2；S2：称取中间体2(1mmol)与1,3
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茚满二酮(1mmol)。加入CH3OH与PhMe溶液各3ml将原料溶解。之后再加入哌啶0.1ml，在80℃条件下，搅拌反应4小时。反应过程中利用TCL检测进程。反应完全后用水淬灭反应。乙酸乙酯萃取3次，水洗2次，饱和食盐水洗1次。收集到的有机相用无水硫酸钠干燥，干燥20分钟后用旋干溶剂，得到粗品。最后利用重结晶提纯，得到红色固体化合物L02。
S3：称取中间体2(1mmol)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓媛，陈瑜，刘玉坤，薛松，李红姬，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：