【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机小分子空穴传输材料，具体涉及一种吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料及其合成方法和应用。
技术介绍
1、太阳能电池作为将太阳能转化为电能的装置，一直是新能源领域的研究热点。鉴于硫化铅量子点太阳能电池(pbs-qdscs)的宽光谱响应、强量子限域效应和高稳定性等优点，现已成为光伏领域的研究热点之一。目前pbs-qdscs普遍存在以下问题：(1)表界面缺陷和能级匹配问题限制器件开路电压，(2)空穴传输层(htl)吸光问题限制其短路电流，(3)界面传输问题限制其填充因子。
2、目前性能较优的pbs-qdscs普遍采用异质结和量子点结相结合的器件结构，电子传输层(etl)和空穴传输层(htl)的引入对器件性能的提升十分必要。特别自2014年chuang等人首次使用1,2-乙二硫醇(edt)作为htl钝化的器件报道以来，pbs-qdscs在表面改性和器件工程方面实现了持续改进，其光电转换效率从8.5％提高到现在的13.8％。目前为止，edt是pbs-qdscs中常用的htl材料，而pbs-edt已被广泛证明具有引入额外缺陷、增加voc损失、制备工艺复杂不利于大面积制备等缺点。因而，开发表界面缺陷少、voc损失少、空穴迁移率高的非edt空穴传输材料(htm)对进一步提升pbs-qdscs的光电转换效率及稳定性具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术针对上述现有技术存在的问题，提供一种吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料及其合成方法和应用。
2、为实
3、第一方面，本专利技术提供一种吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料，所述空穴传输材料以吲哚并咔唑为核心，以噻吩苯并噻二唑为连接基团，具有类对称结构，化学名称为4,7-双(4-己基-5-(5，10,15-三羟甲基氨基甲烷(2-乙基己基)-10,15-二氢-5h-二吲哚[3,2-a:3'，2'-c]咔唑-3-基)噻吩-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑，简称3ka-dbt-3ka；化学式为：
4、
5、第二方面，本专利技术提供一种吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料的制备方法，所述方法如下：
6、步骤(1)，将化合物1(4,7-二(5-溴-4-己基噻吩-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑)、化合物2(5,10,15-三(2-乙基己基)-3-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼酸-2-基)-10,15-二氢-5h-二吲哚[3,2-a:3'，2'-c]咔唑)、碳酸钾(k2co3)和四(三苯基膦)钯pd(pph3)4，按照摩尔比1：2：3：0.4加入到两口圆底烧瓶中，n2置换3次；
7、步骤(2)，加入thf/h2o混合溶剂，然后n2鼓泡除氧15min，80℃下回流反应12h；
8、步骤(3)，冷却至室温后用水冲洗，然后将反应液移入梨形分液漏斗中，用ch2cl2萃取有机层，再无水硫酸镁干燥，旋转蒸发去除溶剂得到粗品；
9、步骤(4)，粗品用ch2cl2/石油醚混合液为洗脱剂，在硅胶柱上进行色谱纯化，得到紫红色固体化合物3ka-dbt-3ka，即吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料。
10、进一步地，步骤(2)中thf/h2o混合溶剂中thf与h2o的体积比为：thf：h2o＝5:1。
11、进一步地，步骤(4)中ch2cl2/石油醚混合液中ch2cl2与石油醚的体积比为：ch2cl2：石油醚＝3:2。
12、第三方面，本专利技术提供吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料在太阳能电池或光电探测器等光电二极管中的应用。
13、其中，吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料在太阳能电池应用，所述应用具体如下：
14、步骤1，制备pbs-i的量子点固体；
15、步骤2，预处理透明导电基底ito；
16、步骤3，在通风橱内，将zno纳米溶液以5000rpm旋涂在预处理后的透明导电基底ito上20秒，旋涂两层；
17、步骤4，在步骤3之后等待两小时以上，将步骤1制备的pbs-i的量子点固体用dmf、乙腈(acn)与二甲基亚砜的混合溶液制备浓度为600mgml-1的溶液，后立即以12000rpm离心1min，之后以转速2000rpm旋涂在步骤3的zno层上40s，随后在手套箱内以70℃退火15min；
18、步骤5，将3ka-dbt-3ka用氯苯溶解配成3mgml-1的溶液，以3000rpm旋涂于步骤4的功能层上30s，随后在手套箱内用80℃退火10min；
19、步骤6，用真空蒸镀法依次沉积moo3、ag到器件最上层作为器件的电极。
20、进一步地，步骤1所述的制备pbs-i的量子点固体，具体步骤如下：按照摩尔比，pbi2：n,n二苯基硫脲＝4:1，将pbi2和n,n二苯基硫脲(dphta)进行混合投料，在室温下在充氮手套箱中在搅拌下溶解在9ml dmf(n,n二甲基酰胺)中，在固体全部溶解于dmf中之后，注入1ml正丁胺(bta)，溶液立即变黑，反应5min后，加入50ml甲苯作为反溶剂，震荡后放于离心机用8000rpm离心5min；随后在手套箱内倒去废液，随后置于仓内抽真空12min；最终得到pbs-i的量子点固体。
21、进一步地，步骤2所述的预处理透明导电基底ito，具体步骤如下：将透明导电基底ito依次采用去离子水、丙酮、异丙醇超声清洗30min，烘干的ito基底待用，用氧等离子体处理ito基底10分钟以去除剩余的有机残留物。
22、进一步地，步骤4中dmf、乙腈与二甲基亚砜的混合溶液的体积为：dmf：乙腈：二甲基亚砜＝10:10:1。
23、进一步地，步骤6具体步骤为：用真空蒸镀法先是以的速度沉积9nm的moo3，再以的速度沉积80nm的ag到器件最上层作为器件的电极。
24、本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术设计开发了能级匹配、空穴迁移率高、吸收能力强、疏水性强和兼具缺陷钝化功能的多功能吲哚并咔唑类有机空穴传输材料应用于量子点二极管器件中，替代了传统1,2-乙二硫醇的空穴传输材料，减少了表界面缺陷、提高了异质电荷传输性能、提高器件voc、短路电流密度及稳定性，制备了高效的硫化铅量子点二极管器件。将为pbs-qdscs在高效htm方面提供新选择，有效解决voc偏低问题，对pbs-qdscs发展及产业化进程加速具有重要的理论意义和实际价值。
25、(2)本专利技术所提供的吲哚并咔唑共轭有机小分子化合物具有制备步骤简单，成本低廉的优点，可通过一步反应合成得到。所提供的吲哚并咔唑共轭有机小分子化合物作为无edt层的空穴传输层应用于量子点太阳能电池中，成功优化了器件内部的能级排布，增加了电荷传输效率，减少表界面缺陷，减少了内部能量损失，进而提升了量子点太阳能电池的效率。且本专利技术吲哚并咔唑共轭有机小分子化合物，由于具有较多的长碳链在分子外围，使得分子不仅具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料，其特征在于，所述空穴传输材料以吲哚并咔唑为核心，以噻吩苯并噻二唑为连接基团，具有类对称结构，化学名称为4,7-双(4-己基-5-(5，10,15-三羟甲基氨基甲烷(2-乙基己基)-10,15-二氢-5H-二吲哚[3,2-a:3'，2'-c]咔唑-3-基)噻吩-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑，简称3Ka-DBT-3Ka；化学式为：
2.权利要求1所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料的制备方法，其特征在于，所述方法如下：
3.根据权利要求2所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中THF/H2O混合溶剂中THF与H2O的体积比为：THF：H2O＝5:1。
4.根据权利要求2所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中CH2Cl2/石油醚混合液中CH2Cl2与石油醚的体积比为：CH2Cl2：石油醚＝3:2。
5.权利要求1所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料在太阳能电池或光电探测器光电二极管中的应用。p>
6.根据权利要求5所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料在太阳能电池应用，其特征在于，所述应用具体如下：
7.根据权利要求6所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料在太阳能电池应用，其特征在于，步骤1所述的制备PbS-I的量子点固体，具体步骤如下：按照摩尔比，PbI2：N,N二苯基硫脲＝4:1，将PbI2和N,N二苯基硫脲进行混合投料，在室温下在充氮手套箱中在搅拌下溶解在9mL DMF中，在固体全部溶解于DMF中之后，注入1mL正丁胺，溶液立即变黑，反应5min后，加入50mL甲苯作为反溶剂，震荡后放于离心机用8000rpm离心5min；随后在手套箱内倒去废液，随后置于仓内抽真空12min；最终得到PbS-I的量子点固体。
8.根据权利要求6所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料在太阳能电池应用，其特征在于，步骤2所述的预处理透明导电基底ITO，具体步骤如下：将透明导电基底ITO依次采用去离子水、丙酮、异丙醇超声清洗30min，烘干的ITO基底待用，用氧等离子体处理ITO基底10分钟以去除剩余的有机残留物。
9.根据权利要求6所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料在太阳能电池应用，其特征在于，步骤4中DMF、乙腈与二甲基亚砜的混合溶液的体积为：DMF：乙腈：二甲基亚砜＝10:10:1。
10.根据权利要求6所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料在太阳能电池应用，其特征在于，步骤6具体步骤为：用真空蒸镀法先是以的速度沉积9nm的MoO3，再以的速度沉积80nm的Ag到器件最上层作为器件的电极。
...【技术特征摘要】
1.一种吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料，其特征在于，所述空穴传输材料以吲哚并咔唑为核心，以噻吩苯并噻二唑为连接基团，具有类对称结构，化学名称为4,7-双(4-己基-5-(5，10,15-三羟甲基氨基甲烷(2-乙基己基)-10,15-二氢-5h-二吲哚[3,2-a:3'，2'-c]咔唑-3-基)噻吩-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑，简称3ka-dbt-3ka；化学式为：
2.权利要求1所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料的制备方法，其特征在于，所述方法如下：
3.根据权利要求2所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中thf/h2o混合溶剂中thf与h2o的体积比为：thf：h2o＝5:1。
4.根据权利要求2所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中ch2cl2/石油醚混合液中ch2cl2与石油醚的体积比为：ch2cl2：石油醚＝3:2。
5.权利要求1所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料在太阳能电池或光电探测器光电二极管中的应用。
6.根据权利要求5所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料在太阳能电池应用，其特征在于，所述应用具体如下：
7.根据权利要求6所述的吲哚并咔唑共轭有机小分子空穴传输材料在太阳...
【专利技术属性】
技术研发人员：张丽，孙斌，王顺强，曹爽，时怿，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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