[發(fā)明專利]一種咔唑基四胺芘空穴傳輸材料及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711372263.5
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108101834B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘羽武;邵將洋;李冬梅;孟慶波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所;中國科學(xué)院物理研究所
• 主分類號: C07D209/86
• 分類號: C07D209/86;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

本發(fā)明公開了一種咔唑基四胺芘空穴傳輸材料及制備與應(yīng)用。該咔唑基四胺芘空穴傳輸材料的結(jié)構(gòu)通式如式I和式II所示。本發(fā)明提供的空穴傳輸材料共軛效應(yīng)和熱穩(wěn)定性好，其能級與鈣鈦礦能級相匹配，在鈣鈦礦太陽能電池等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電領(lǐng)域，涉及一種咔唑基四胺芘空穴傳輸材料及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

鈣鈦礦材料具有高消光系數(shù)且?guī)逗线m、電荷擴散范圍長、優(yōu)良的雙極性載流子輸運性質(zhì)、較寬的光譜吸收范圍、制備工藝簡單、制備條件溫和、制成電池光電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點。目前基于鈣鈦礦材料的太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)已經(jīng)超過22％，成為光伏發(fā)電領(lǐng)域中的希望之星，是可再生能源領(lǐng)域的研究熱點之一。而有機固態(tài)空穴傳輸材料的使用，提升了電池的光電效率和穩(wěn)定性，已經(jīng)成為鈣鈦礦電池的重要組成部分。目前應(yīng)用于鈣鈦礦太陽能電池的空穴傳輸材料主要分為有機空穴傳輸材料和無機空穴傳輸材料兩大類。無機空穴傳輸材料的可選擇范圍較窄，對應(yīng)器件的光電轉(zhuǎn)換效率相對較低。開發(fā)能級匹配、空穴遷移率高的有機空穴傳輸材料是提高器件效率和穩(wěn)定性的有效手段，成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種咔唑基四胺芘空穴傳輸材料及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用。

本發(fā)明提供的咔唑基四胺芘空穴傳輸材料，其結(jié)構(gòu)通式如式I或式II所示，

所述式I和式II中，

R₂為C₁～C₁₂的烷氧基。

具體的，所述R₂可為C₁～C₆的烷氧基。

本發(fā)明提供的制備所述式I或式II所示化合物的方法，包括如下步驟：

將1,6-二溴芘、堿與四(4-甲氧基苯基)-9H-咔唑-3,6-二胺進行偶聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)完畢得到所述式I所示化合物；

將1,3,6,8-四溴芘、堿與四(4-甲氧基苯基)-9H-咔唑-3,6-二胺進行偶聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)完畢得到所述式II所示化合物。

上述方法中，所述四(4-甲氧基苯基)-9H-咔唑-3,6-二胺的結(jié)構(gòu)式如式III所示：

所述1,6-二溴芘的結(jié)構(gòu)式如式IV所示：

所述1,3,6,8-四溴芘的結(jié)構(gòu)式如式V所示：

所述堿選自碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸銫、磷酸鉀和氫氧化鈉中的至少一種；

所述1,6-二溴芘或1,3,6,8-四溴芘、四(4-甲氧基苯基)-9H-咔唑-3,6-二胺與堿的摩爾比為1:(2-8):(2-20)，具體可為1：2.4：6.3或1：2.9：7.7。

所述偶聯(lián)反應(yīng)均在鈀催化劑存在的條件下進行；

所述鈀催化劑具體選自醋酸鈀、雙三苯基磷二氯化鈀、四(三苯基膦)鈀和三(二亞芐基丙酮)二鈀中的至少一種。

所述1,6-二溴芘或1,3,6,8-四溴芘與鈀催化劑的摩爾比為1:(0.01-0.2)，具體可為1:0.1或1:0.2；

所述偶聯(lián)反應(yīng)步驟中，溫度為90℃-150℃；時間為6h-48h；

所述偶聯(lián)反應(yīng)均在有機溶劑和惰性氣氛中進行；

所述有機溶劑選自甲苯、二甲苯、四氫呋喃、二氧六環(huán)、乙醇和二甲基亞砜中的至少一種；