[發明專利]一種空穴傳輸材料及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應用

有效

• 申請號: 202010518913.8
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111848422B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 郭鹍鵬;田霞;李斌;梁效中;李達;單玲玲;劉素平
• 申請（專利權）人: 山西美意呈科技有限公司
• 主分類號: C07C217/84
• 分類號: C07C217/84;C07D209/88;C07D311/96;H01L51/48;H01L51/46;H01L51/42
• 代理公司: 太原榮信德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14119
• 代理人: 楊凱;連慧敏

1.一種空穴傳輸材料，其特征在于，具有式(V)或(VI)所示結構：：

2.化合物(V)的制備方法，其特征在于，反應路線為：

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：

中間體A的合成：在室溫下，先將化合物C、對甲氧基苯胺、叔丁醇鈉分別溶于干燥的甲苯中，在氮氣氛圍下將反應體系升溫至80℃，加入三叔丁基膦四氟硼酸鹽、三(二亞芐基丙酮)二鈀；整個反應體系在120℃下回流反應10h；待反應完成后，將其冷卻至室溫；隨后將去離子水加入到反應液中，并使用乙酸乙酯對其進行萃取，萃取后得到的有機相用無水硫酸鎂干燥并過濾；除去溶劑后得到粗產物；粗產物使用層析柱分離純化，得到中間體A；

化合物(V)的合成：將中間體A、化合物D、叔丁醇鈉分別溶于甲苯中，在氮氣氛圍下將反應體系升溫至80℃，加入三叔丁基膦四氟硼酸鹽、三(二亞芐基丙酮)二鈀；整個反應體系在120℃下回流反應10h；待反應完成后，將其冷卻至室溫；隨后將去離子水加入到反應液中，并使用乙酸乙酯對其進行萃取，萃取后得到的有機相用無水硫酸鎂干燥并過濾；除去溶劑后得到粗產物；粗產物使用層析柱分離純化，得到化合物(V)。

4.化合物(VI)的制備方法，其特征在于，反應路線為：

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：

中間體B的合成：在室溫下，先將化合物E、對甲氧基苯胺、叔丁醇鈉分別溶于干燥的甲苯中；在氮氣氛圍下將反應體系升溫至80℃，加入三叔丁基膦四氟硼酸鹽、三(二亞芐基丙酮)二鈀；整個反應體系在120℃下回流反應10h；待反應完成后，將其冷卻至室溫；隨后將去離子水加入到反應液中，并使用乙酸乙酯對其進行萃取，萃取后得到的有機相用無水硫酸鎂干燥并過濾；除去溶劑后得到粗產物；粗產物使用層析柱分離純化，得到中間體B；

化合物(VI)的合成：將中間體B、化合物D、叔丁醇鈉分別溶于甲苯中，在N₂氛圍下將反應體系升溫至80℃，加入三叔丁基膦四氟硼酸鹽、三(二亞芐基丙酮)二鈀；整個反應體系在120℃下回流反應10h；待反應完成后，將其冷卻至室溫；隨后將去離子水加入到反應液中，并使用乙酸乙酯對其進行萃取，萃取后得到的有機相用無水硫酸鎂干燥并過濾；除去溶劑后得到粗產物；粗產物使用層析柱分離純化，得到化合物(VI)。

6.一種制備鈣鈦礦太陽能電池的方法，其特征在于，制備方法具體包括以下步驟：

S1、制備導電玻璃基底：首先用洗滌劑清洗導電玻璃基底表面附著的灰塵等污染物，然后依次用超純水、丙酮、異丙醇超聲清洗18min以除去有機污染物；洗凈的導電玻璃基底用氮氣吹干，隨后再對其進行15min的紫外線-臭氧處理，保證其表面干凈、清潔；

S2、制備致密二氧化鈦層：將S1中處理好的導電玻璃放入四氯化鈦溶液中，在溫度為70℃的烘箱中放置1h，在導電玻璃基底上沉積得到40nm厚的二氧化鈦層；然后使用超純水沖洗玻璃基底2min，沖洗掉松散的二氧化鈦，再用氮氣對其進行吹干，隨后放置在溫度為185℃的加熱板上退火30min；

S3、制備鈣鈦礦層：對S2中沉積有致密二氧化鈦層的導電玻璃基底再次進行15min的紫外線-臭氧處理；將1H-咪唑-1-基(2-甲基-3-呋喃基)甲酮、甲基碘化胺、碘化鉛混合均勻后加入體積比為4:1的無水N,N-二甲基甲酰胺：無水二甲基亞砜，配制鈣鈦礦的前驅體溶液；制備鈣鈦礦層通過一步旋涂法完成，先將鈣鈦礦前驅體溶液均勻地滴加在致密的二氧化鈦層上面，以1000rpm的速度旋涂5s，再以4000rpm的速度旋涂45s；在以4000rpm的速度旋涂10s時向鈣鈦礦表面快速滴加150mL的氯苯溶液；旋涂完成后將涂覆有鈣鈦礦的導電玻璃基底放在150℃的加熱板上退火30min；

S4、制備空穴傳輸層：取權利要求1中的化合物溶于質量濃度為90mg/mL的氯苯溶液中，再向其依次加入4-叔丁基吡啶和雙三氟甲磺酰亞胺鋰，隨后在S3中導電玻璃基底鈣鈦礦層表面以4000rpm的速度旋涂20s制備空穴傳輸層；

S5、制備金屬電極：金電極通過熱蒸發沉積法在空穴傳輸層表面，厚度100nm。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：1H-咪唑-1-基(2-甲基-3-呋喃基)甲酮、甲基碘化胺、碘化鉛摩爾比為17：3：20；步驟S4中每毫升氯苯溶液中4-叔丁基吡啶加入量為36μL，雙三氟甲磺酰亞胺鋰加入量為22μL。