[發明專利]酞菁鈷化合物、酞菁鈷組合物及其在太陽能電池中的應用

有效

• 申請號: 202011156527.5
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN114478552B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 曹靖;于澤峰;李春伶
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: C07D487/22
• 分類號: C07D487/22;H10K30/10;H10K30/85;H10K85/30
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 康志梅;陳偉

本發明涉及一種酞菁鈷化合物、酞菁鈷組合物及其在太陽能電池中的應用。本發明提供的酞菁鈷化合物如如式I或式II所示，其中，Rsubgt;1/subgt;、Rsubgt;2/subgt;、Rsubgt;3/subgt;和Rsubgt;4/subgt;各自獨立為氫、C1?C10烷基、C1?C10烷氧基、C1?C10烷硫基、氨基、C1?C10烷基取代的氨基、鹵素或Rsubgt;5/subgt;?Gsubgt;1/subgt;?L?Gsubgt;2/subgt;?，并且Rsubgt;1/subgt;、Rsubgt;2/subgt;、Rsubgt;3/subgt;和Rsubgt;4/subgt;中至少其中之一為Rsubgt;5/subgt;?Gsubgt;1/subgt;?L?Gsubgt;2/subgt;?，其中，L為C1?C5亞烷基，Rsubgt;5/subgt;為C1?C5烷基，Gsubgt;1/subgt;和Gsubgt;2/subgt;各自獨立為O、S或NR，R為氫、C1?C5烷基、C1?C5烷氧基、C1?C5烷硫基、C1?C5烷基取代的氨基或Rsubgt;6/subgt;?Gsubgt;3/subgt;?L’?，R6為C1?C5烷基，Gsubgt;3/subgt;為O或S，L’為C1?C5亞烷基，X為鹵素，優選地，X選自氟、氯、溴和碘。本發明在保持酞菁化合物原有穩定性的基礎上，通過調節酞菁化合物結構，提升組裝成的鈣鈦礦太陽能電池的效率。

技術領域

本發明屬于電池領域，具體涉及一種酞菁鈷化合物和一種酞菁鈷組合物。本發明還涉及酞菁鈷化合物或酞菁鈷組合物在太陽能電池中的應用。

背景技術

隨著時代的發展，有限的化石能源難以長久的滿足人們日益增長的生產生活需求。太陽光源源不斷，利用太陽能電池從中獲取能源是一種非常有發展前景的途徑。

新興的鈣鈦礦太陽能電池是光電領域的新寵，具有很高的光電轉化效率，容易加工制備和低成本等優秀的特點，是晶硅太陽能電池最有潛力的替代品。

目前鈣鈦礦太陽能電池發展十分迅速，實驗室小面積器件效率已經接近硅電池的最高效率，但目前鈣鈦礦太陽能電池的產業化面臨很多問題。

目前鈣鈦礦太陽能電池商業化所面臨的最大的問題就是穩定性不佳，鈣鈦礦容易受到空氣中水蒸氣，氧氣的影響而損壞。酞菁空穴傳輸材料是一種疏水性很好的有機物，覆蓋在鈣鈦礦的表面，在輸送空穴載流子的同時，可以阻擋水、氧對于電池的損害。酞菁相對于以往廣泛使用的鋰鹽摻雜的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)空穴傳輸層材料，制備成本更低，具有很好的熱穩定性，而且不會因為鋰鹽的吸水潮解而降低電池穩定性。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本申請的發明人設計并制備了不同的取代的酞菁化合物，實現了合成簡便，造價低廉，穩定性好的空穴傳輸體的制備。本發明在保持酞菁化合物原有穩定性的基礎上，通過調節酞菁化合物結構，提升組裝成的鈣鈦礦太陽能電池的效率。

在第一個方面，本發明提供了一種酞菁鈷化合物，如式I或式II所示：

式I中，R₁、R₂、R₃和R₄各自獨立為氫、C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C1-C10烷硫基、氨基、C1-C10烷基取代的氨基、鹵素或R₅-G₁-L-G₂-，并且R₁、R₂、R₃和R₄中至少其中之一為R₅-G₁-L-G₂-R₅-G₁-L-G₂-，