[发明专利]一种苯基芴胺类聚合物空穴传输材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种苯基芴胺类聚合物空穴传输材料，其特征在于，所述苯基芴胺类聚合物是以聚乙烯基作为主链和苯基芴胺取代的咔唑为侧链的聚合物分子，其化学结构式如下：

其中，n为26～1000中任意数字。

2.权利要求1所述的苯基芴胺类聚合物空穴传输材料的制备方法，其合成路线如下所示：

具体步骤为：

(1)中间体Ⅰ和中间体Ⅰ’的合成：将原料Ⅰ或原料Ⅰ’与原料Ⅱ、叔丁醇钠、醋酸钯以及三叔丁基膦溶液甲苯溶液在氮气保护下65～85℃反应3～6小时后冷却至室温，使用饱和氯化钠溶液和二氯甲烷萃取，无水硫酸镁干燥、过滤、减压蒸馏，经过柱层析提纯得到淡黄色粉末的中间体Ⅰ或中间体Ⅰ’；

(2)中间体Ⅱ和中间体Ⅱ’的合成：将中间体Ⅰ或中间体Ⅰ’、氢氧化钾以及对二苯酚溶于甲苯：异丙醇混合溶液中，其中，甲苯：异丙醇为1:6～1:10；65～85℃下反应至中间体Ⅰ或中间体Ⅰ’全部转化为中间体Ⅱ或中间体Ⅱ’，反应时间为6～15小时，冷却至室温，减压旋干异丙醇甲苯混合溶液，使用饱和氯化钠溶液和二氯甲烷洗涤、萃取，无水硫酸镁干燥、过滤、减压蒸馏得到粗产物，用乙醇/二氯甲烷或者是甲醇/二氯甲烷重结晶得到淡黄色粉末的中间体Ⅱ或中间体Ⅱ’；

(3)PVCz-DFMeNPh和PVCz-FMeNPh的合成：无水无氧条件下，将中间体Ⅱ或中间体Ⅱ’与乙醇重结晶了的偶氮二异丁腈置于甲苯或四氢呋喃或N-甲基吡咯烷酮溶液中，60～65℃引发2～3小时后，80～85℃反应3～5天，反应结束冷却至室温，使用甲醇析晶，抽滤烘干后，使用丙酮抽提三天得到黄色的PVCz-DFMeNPh和PVCz-FMeNPh。

3.权利要求1所述的苯基芴胺类聚合物空穴传输材料的应用，所述苯基芴胺类聚合物作为无掺杂空穴传输材料应用于反式钙钛矿太阳能电池中。

4.权利要求1中所述的苯基芴胺类聚合物材料作为无掺杂空穴传输材料制备反式钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于包含以下步骤:

(1)清洗：采用丙酮，去离子水和乙醇依次超声清洗ITO玻璃基片10～20分钟，然后使用N₂气枪将ITO表面残留溶剂吹干，再进行10～15分钟的氧等离子体处理，随后将ITO玻璃基片转移到氮气手套箱；

(2)空穴传输层的制备：称取2～15mg的权利要求1所述的苯基芴胺类聚合物空穴传输材料完全溶于1mL的氯苯溶液中，取适量溶液均匀的滴加到ITO玻璃基片上，以3000～5000rpm旋涂10～20秒，再以90～110℃退火10～15分钟；

(3)钙钛矿层的制备：将步骤(2)得到的ITO/空穴传输层基底冷却至室温，以120～140℃预热3～5分钟，取50μl钙钛矿溶液铺满ITO/空穴传输层基底，以3000～5000rpm旋涂10～20秒，再以90～100℃退火10～15分钟，制备成钙钛矿层，其中钙钛矿溶液配制为3-溴-苄基碘化铵或者3-氯苄基碘化铵两者选其一、与甲基氯化胺、碘化铅按照一定摩尔比例混合于N,N'-二甲基甲酰胺中；

(4)电子传输层的制备：将步骤(3)得到的ITO/空穴传输层/钙钛矿基底冷却至室温，将PC61BM配置成20mg/mL的溶液，然后取30μl的PC61BM溶液铺满ITO/空穴传输层/钙钛矿基底，以800～1200rpm旋涂30～50秒；

(5)电极的制备：将步骤(4)的基片置于真空蒸镀箱内，分别将Cr和Au蒸镀在PC61BM层上，其中，Cr粒子直径小于等于6nm,Au粒子直径小于等于80nm,最终制得所需的反式钙钛矿太阳能电池。