[发明专利]含 4,4’-二(甲氧基苯基)氨基的噻吩螺环类化合物及其衍生物和应用

说明书

本发明公开的含4,4’‑二(甲氧基苯基)氨基的噻吩螺环类化合物及其衍生物，其化学结构中含有共轭体系的环戊二噻吩，与芴形成螺状结构，并以噻吩螺环为中心核，外围为以4,4’‑二(甲氧基苯基)氨基取代的修饰结构。该化合物具有良好的平面性和稳定性，通过旋涂的方法可以形成有序的堆叠，制备得到良好的薄膜，成本低；同时分子间的载流子传输不仅有S…S、S…π路径，而且体系晶体更易形成π…π堆积；加上较宽的能带隙和稳定的光敏活性，其器件迁移率会提高，传输性质更好；另外具有良好的疏水性，作为空穴传输材料使用时，有助于电池稳定性的提升，赋予电池较高的能量转换效率、开路电压、短路电流和填充因子。

技术领域

本发明涉及含4,4’-二(甲氧基苯基)氨基的噻吩螺环类化合物及其衍生物和应用。

背景技术

钙钛矿太阳能电池包括透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和金属电极。钙钛矿材料本身既可以传输电子也可以传输空穴，但是为了实现更高的光电转换效率，一般都需要采用空穴传输层以增强空穴传输能力。空穴传输层具有优化界面、调节阳极与空穴传输层之间的能级匹配性、提高空穴的注入率、降低驱动电压等作用，有助于获得更高的能量转化效率。钙钛矿太阳能电池采用的空穴传输材料有很多，如：spiro-MeOTAD、PTAA、P3TH、CuI、PEDOT:PSS。目前，普遍使用的空穴传输材料是spiro-MeOTAD。Spiro-MeOTAD的空穴传输性能良好、性质较稳定，但是spiro-MeOTAD具有合成步骤复杂、难以提纯、成本较高、价格昂贵、空穴迁移率低等缺点。而其他空穴传输材料也各有缺点。因此开发新的空穴传输材料是十分必要的，这种材料的开发将成为钙钛矿太阳能电池的研究热点之一。鉴于此，本发明提出含4,4’-二(甲氧基苯基)氨基的噻吩螺环类化合物及其衍生物和应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供含4,4’-二(甲氧基苯基)氨基的噻吩螺环类化合物及其衍生物和应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：结构通式如式I所示的化合物，

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₁’、R₂’、R₃’、R₄’均选自H、烷烃基、任意一个氢被取代的亚烷基、带有苯基的烷基链、烷氧基、烷硫基中的至少一种。

本发明公开的含4,4’-二(甲氧基苯基)氨基的噻吩螺环类化合物及其衍生物，其化学结构中含有共轭体系的环戊二噻吩，与芴形成螺状结构，并以噻吩螺环为中心核，外围为以4,4’-二(甲氧基苯基)氨基取代的修饰结构。

该化合物的中心核结构为螺[戊环[1,2-b:4,3-b’]二噻吩-7,9’-芴]。

作为优选，R₁、R₂、R₃、R₄、R₁’、R₂’、R₃’、R₄’均选自H、甲氧基中的至少一种。

上述化合物在制备钙钛矿太阳能电池的空穴传输层或有机发光二极管的空穴传输层中的应用。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明公开的含4,4’-二(甲氧基苯基)氨基的噻吩螺环类化合物及其衍生物具有良好的平面性和稳定性，通过旋涂的方法可以形成有序的堆叠，制备得到良好的薄膜，成本低；同时分子间的载流子传输不仅有S…S、S…π路径，而且体系晶体更易形成π…π堆积；加上较宽的能带隙和稳定的光敏活性，其器件迁移率会提高，传输性质更好；另外具有良好的疏水性， 作为空穴传输材料使用时，有助于电池稳定性的提升。