[发明专利]一种含苯并噻二唑单元的非掺杂空穴传输材料及制备与应用

权利要求书

1.一种含苯并噻二唑单元的空穴传输材料，其特征在于所述含苯并噻二唑单元的空穴传输材料具有式(I)所示的化学通式：

式中，所述R选自以下连接基团：

其中，R₁，R₂，R₃，R₄为H或C1～C20烷烃基中的任一种，可彼此相同或不同。

2.权利要求1所述的一种含苯并噻二唑单元的空穴传输材料的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：

(1)将4-硼酸酯-4',4'-二甲氧基三苯胺、4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑、钯催化剂溶于有机溶剂中，再加入碱水溶液，在氮气保护和室温下搅拌均匀，然后加热到90～130℃反应8～24h，经过分离纯化得到中间产物4-(7-溴-2,1,3-苯并噻二唑-4-基)-N,N-双(4-甲氧基苯基)苯胺；

(2)将步骤(1)的4-(7-溴-2,1,3-苯并噻二唑-4-基)-N,N-双(4-甲氧基苯基)苯胺与R的双硼酸酯试剂或双烷基锡试剂、钯催化剂溶于有机溶剂中，在氮气保护和室温下搅拌均匀，然后加热到90～140℃进行偶联反应8～24h，产物经分离纯化，得到含苯并噻二唑单元的空穴传输材料。

3.根据权利要求2所述的一种含苯并噻二唑单元的空穴传输材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑与4-硼酸酯-4',4'-二甲氧基三苯胺的摩尔比为1.1～3.5:1。

4.根据权利要求2所述的一种含苯并噻二唑单元的空穴传输材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述4-(7-溴-2,1,3-苯并噻二唑-4-基)-N,N-双(4-甲氧基苯基)苯胺与R的双硼酸酯试剂或双烷基锡试剂的摩尔比为2.1～4.5:1。

5.根据权利要求2所述的一种含苯并噻二唑单元的空穴传输材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)和(2)中所述钯催化剂选自四三苯基磷钯、醋酸钯、钯/碳和双三苯基磷二氯化钯中的至少一种，钯催化剂用量为反应物摩尔量的0.5％～5％。

6.根据权利要求2所述的一种含苯并噻二唑单元的空穴传输材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)和(2)中所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、二氧六环、四氢呋喃和乙醇中的一种或两种以上的混合；步骤(1)中所述碱是指碳酸钠、碳酸钾和碳酸铯中的至少一种，碱水溶液的浓度为1～3mol/L，碱水溶液的加入量为有机溶剂体积的1/6～1/4。

7.权利要求1所述的一种含苯并噻二唑单元的空穴传输材料在制备钙钛矿太阳电池中的应用。

8.根据权利要求7所述的一种含苯并噻二唑单元的空穴传输材料在制备钙钛矿太阳电池中的应用，其特征在于：所述钙钛矿太阳电池由透明导电基底、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和金属电极构成，所述应用步骤为：

(1)将透明导电基底切割成固定尺寸，并在不同溶剂中超声清洗，随后将其进行臭氧处理；

(2)通过旋涂法在步骤(1)处理后的透明导电基底上制备电子传输层，并在空气中进行热退火处理；

(3)将钙钛矿前驱液旋涂到电子传输层上，制备钙钛矿活性层；

(4)通过旋涂法将含苯并噻二唑单元的空穴传输材料溶液旋涂到钙钛矿活性层之上，形成空穴传输层；

(5)通过真空蒸镀的方法将金属电极沉积到空穴传输层上，得到钙钛矿太阳电池。

9.根据权利要求8所述的一种含苯并噻二唑单元的空穴传输材料在制备钙钛矿太阳电池中的应用，其特征在于：所述透明导电基底为FTO导电玻璃、ITO导电玻璃或柔性基底中的一种；所述电子传输层为TiO₂、SnO₂、ZnO、Nb₂O₅中的至少一种；所述钙钛矿活性层材料为有机-无机杂化钙钛矿CH₃NH₃PbI_3-xBr_x、CH₃NH₃PbI_3-xCl_x或全无机钙钛矿CsPbI₂I_3-xBr_x、CsPbI_3-xCl_x；0≤x≤3中的一种；所述含苯并噻二唑单元的空穴传输材料溶液采用氯苯或甲苯为溶剂，含苯并噻二唑单元的空穴传输材料溶液的浓度为20mg/mL；所述金属电极为金、银、铜或铝中的一种。