[發明專利]一種空穴傳輸材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010026459.4
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111205245B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 郭旭崗;王漾;廖巧干
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: C07D285/14
• 分類號: C07D285/14;C07D417/06;H10K85/60;H10K30/40;H10K30/86
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種空穴傳輸材料及其制備方法和應用。所述空穴傳輸材料具有如式Ⅰ所示結構。本發明提供的空穴傳輸材料具有良好的空穴傳輸性能和優良的溶解性，有些甚至可以在綠色溶劑進行溶解加工，并可以得到較好的薄膜形貌以及具有可調控的光電性能，可應用于鈣鈦礦太陽能電池中。

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，具體涉及一種空穴傳輸材料及其制備方法與應用。

背景技術

近幾年來，以有機-無機雜化鈣鈦礦材料為“光捕獲劑”的鈣鈦礦太陽能電池取得了飛速的發展，其可以以更低的成本將太陽能轉換為電能，受到全球科研圈與工業圈的青睞，其能量轉換效率也逐步提升，最近驗證效率已經突破25％。鈣鈦礦太陽能電池中除了活性層鈣鈦礦之外，空穴傳輸材料也非常關鍵；空穴傳輸材料不僅可以抽取空穴，還可以傳輸空穴，對于提高器件的性能十分重要。

目前，已報道的高效鈣鈦礦太陽能電池多使用PTAA或Spiro-OMeTAD為空穴傳輸材料。但是，PTAA和Spiro-OMeTAD成本較高且導電性較差；使用過程中需要引入P型摻雜劑和雙三氟甲磺酰亞胺鋰(LiTFSI)以提升空穴傳輸層導電性。摻雜劑和添加劑的使用，不僅降低了電池穩定性，還進一步增加了電池的制作成本。此外，目前絕大多數空穴傳輸材料需使用氯苯等氯代芳烴溶劑加工，這些溶劑毒性較大，對環境危害嚴重，非常不利于鈣鈦礦電池的產業化進程。因此，設計開發低成本、高效率且適用于環境友好溶劑加工的非摻雜有機空穴傳輸材料對提升鈣鈦礦太陽能電池穩定性，降低電池制作成本具有重要的意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種空穴傳輸材料及其制備方法與應用，所述空穴傳輸材料具有良好的空穴傳輸性能和優良的溶解性，有些甚至可以在綠色溶劑(如乙醇)中進行溶解加工，并可以得到較好的薄膜形貌，同時還具有可調控的光電性能，可應用于鈣鈦礦太陽能電池中。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種空穴傳輸材料，所述空穴傳輸材料具有如式Ⅰ所示結構：

其中，D基團為給體單元基團，EG基團為端基基團；

A₁、A₂、A₃各自獨立地選自碳或氮；

X₁、X₂各自獨立地選自氫、氟或氰基中的任意一種；

E₁、E₂各自獨立地選自氫、氟、氰基或甲基中的任意一種；

Y選自氧、硫或硒中的任意一種。

優選地，所述D基團選自如下所示給體單元基團中的任意一種：

其中，R基團獨立地選自氫、甲基、甲氧基或叔丁基中的任意一種，虛線表示基團連接位置。

優選地，所述EG基團選自如下所示端基基團中的任意一種：

其中，虛線表示基團連接位置。

優選地，所述空穴傳輸材料包括如下所示化合物中的任意一種：

第二方面，本發明提供了一種如第一方面所述的空穴傳輸材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)化合物A與化合物B進行偶聯反應，得到化合物C，反應式如下：