[发明专利]一种芘桥联的有机胺空穴传输材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种芘桥联的有机胺空穴传输材料及其制备方法与应用。本发明芘桥联的有机胺，其结构式如下式I所示：式I中，R为C₁～C₁₂的烷氧基链或C₁～C₁₂的烷硫基链。其制备方法是通过钯催化剂催化发生C‑N偶联反应制得。本发明芘桥联的有机胺应用于制备空穴传输材料或作为空穴传输材料中。本发明一种钙钛矿太阳能电池自下而上依次包括透明基底、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和金属电极，其中，空穴传输层由芘桥联的有机胺或空穴传输材料制成。本发明芘桥联的有机胺作为空穴传输材料或用于制成的空穴传输材料的性能好，用于制成的钙钛矿太阳能电池具有良好的光电转换效率和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种芘桥联的有机胺空穴传输材料及其制备方法与应用，属于光电领域。

背景技术

钙钛矿材料具有高消光系数且带隙合适、电荷扩散范围长、优良的双极性载流子输运性质、较宽的光谱吸收范围、制备工艺简单、制备条件温和、制成电池光电转换效率高等优点。目前基于钙钛矿材料的太阳能电池光电转换效率(PCE)已经超过25％，成为光伏发电领域中的希望之星，是可再生能源领域的研究热点之一。而有机空穴传输材料的使用，提升了电池的光电效率和稳定性，已经成为钙钛矿电池的重要组成部分。目前使用的大部分空穴传输材料空穴迁移率较低，通常需要化学掺杂过程来提高空穴迁移率和调节能级。但是由于双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂盐(LiTFSI)等添加剂的吸湿性质，会导致钙钛矿加速降解限制了器件的长期稳定性，而且还会增加器件制备的复杂性和成本。设计和合成更加经济、高效和稳定的非掺杂空穴传输材料是提高器件效率和稳定性的有效手段，成为相关领域的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种芘桥联的有机胺空穴传输材料及其制备方法与应用。本发明芘桥联的有机胺作为空穴传输材料或用于制成的空穴传输材料具有良好的成膜性，大的共轭平面结构可有效提升材料的空穴迁移率，且制备成本低；通过光物理性质、电化学性能和热稳定性测试表明，所述空穴传输材料热稳定性好，能级与钙钛矿能级相匹配；将其作为非掺杂空穴传输层应用于钙钛矿太阳能电池中，具有良好的光电转换效率和稳定性。

本发明提供的一种芘桥联的有机胺，其结构式如下式I所示：

式I中，R为C₁～C₁₂的烷氧基链或C₁～C₁₂的烷硫基链。

上述的芘桥联的有机胺中，式I中，所述R为C₁～C₆的烷氧基链或C₁～C₆的烷硫基链。

本发明中，最优选的芘桥联的有机胺具有式II或式III结构：

本发明还提供了上述的芘桥联的有机胺的制备方法，包括如下步骤：在碱性条件下的溶剂中，将式Ⅳ所示的化合物与式Ⅴ所示的二苯胺化合物通过钯催化剂催化发生C-N偶联反应，即得到式I所示芘桥联的有机胺；

式Ⅴ中，R与式I中的相同。

上述的制备方法中，所述C-N偶联反应在所述溶剂回流状态下进行；

所述C-N偶联反应在惰性气氛中进行。

上述的制备方法中，所述回流的温度可为80℃～140℃，具体可为120℃，回流的时间可为12h～48h，具体可为16h、12h～16h、16h～48h或12h～30h；

所述惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛。