[發明專利]一類以三苯胺為給體的部花青染料、其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110080540.5
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112876874B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 李忠安;李奕彬;劉宏濤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;深圳華中科技大學研究院
• 主分類號: C09B23/14
• 分類號: C09B23/14;C07C255/42;C07C253/30;C07D277/36;C07D277/34;C07C221/00;C07C223/06;H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明屬于有機光電化合物領域，公開了一類以三苯胺為給體的部花青染料，其特征在于，其結構如通式(一)所示；其中，A代表吸電子基團；R獨立的選自：氫，未取代的或取代的C_1?10烷基，未取代的或取代C_1?10烷氧基，未取代的或取代的芳香基；X選自氰基，未取代的或取代的C_1?10烷基酯基；Y為氧、硫或1，1?二氰基甲基。本發明通過對部花青染料具體的化學結構進行改進，得到特定結構的以三苯胺為給體的部花青染料，尤其可作為鈣鈦礦材料鈍化層應用于鈣鈦礦太陽能電池，能獲得高能量轉化效率和穩定性，由此解決現有技術鈣鈦礦太陽能電池效率不夠高，穩定性差等技術問題。

技術領域

本發明屬于有機光電化合物領域，更具體地，涉及一類以三苯胺為給體的部花青染料、其制備方法和應用。

背景技術

鈣鈦礦具有優異的光學吸收、可調的帶隙和較長的載流子壽命，而在光電領域大放異彩。經過多年的努力，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率已經從2009年的3.8％，飛躍至2020年的25.5％。這類電池器件的鈣鈦礦層大多是通過溶液加工而來，晶體表面上的離子的配位數總是低于本體材料中的，伴隨而來的非化學計量的正負離子局部過量，導致嚴重的電荷復合，影響器件性能。而且，它們更會引起鈣鈦礦層的水氧降解，不利于器件的穩定性和商業化。因此，開發相應的表面修飾工程是非常必要的。

缺陷鈍化是眾多表面修飾工程中備受矚目和高效的一種。自從富勒烯類材料被引進作為反溶劑鈍化層后，眾多種類的鈍化材料被證明是有效的。他們往往是通過有機基團與表面未配對的離子，比如羰基和鉛離子，配對而實現鈍化的作用。同時，這些材料由于有機疏水的特性，能在鈣鈦礦層表面形成致密的一層，阻礙后者降解。但是，它們往往是非大共軛的有機小分子，沒有良好的導電性，因而只添加很少量。又由于較小的體積而會滲入鈣鈦礦層間，不能有效鈍化位于鈣鈦礦表面大量的缺陷。因此，開發能兼顧遷移率和體積的鈍化材料對鈣鈦礦太陽能電池是非常有意義的。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在于提供一類以三苯胺為給體的部花青染料、其制備方法和應用，其中通過對部花青染料具體的化學結構進行改進，得到特定結構的以三苯胺為給體的部花青染料，尤其可作為鈣鈦礦材料鈍化層應用于鈣鈦礦太陽能電池，能獲得高能量轉化效率和穩定性，由此解決現有技術鈣鈦礦太陽能電池效率不夠高，穩定性差等技術問題。并且，本發明中的部花青染料其合成路線簡單，可靈活調整。基于本發明提供的這類染料具有適合的能級和遷移率，能同時鈍化多種鈣鈦礦缺陷。當該類部花青染料應用于正式平面結構鈣鈦礦太陽能電池鈍化層時，基于該類染料所制備的鈣鈦礦太陽能電池能獲得高能量轉化效率和穩定性，其最高光電轉換效率可達到22.04％，并在31天儲存后仍能保持91％的初始效率。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一類以三苯胺為給體的部花青染料，其特征在于，其結構如通式(一)所示：

其中，A代表吸電子基團，選自：

R獨立的選自：氫，未取代的或取代的C_1-10烷基，未取代的或取代C_1-10烷氧基，未取代的或取代的芳香基；

X選自：氰基，未取代的或取代的C_1-10烷基酯基；

Y為氧、硫或1，1-二氰基甲基。

作為本發明的進一步優選，所述吸電子基團的前體為X基乙腈或3-R取代Y縮繞丹寧；

所述吸電子基團的前體，結構如通式(二)所示：

其中，R選自：氫，未取代的或取代的C_1-10烷基，未取代的或取代C_1-10烷氧基，未取代的或取代的芳香基；