[发明专利]一种有机小分子空穴传输材料、制备方法及钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明属于光电材料技术领域，尤其涉及一种有机小分子空穴传输材料、制备方法及钙钛矿太阳能电池。所述材料为Bp‑OMe或Py‑OMe。所述方法为：在保护气体氛围下，将反应物加入反应容器中，然后加入四氢呋喃和水，鼓泡除氧，然后加热回流18～24小时，得到混合物；冷却至室温，混合物用二氯甲烷萃取，有机层干燥后得到有机溶液；有机溶液旋蒸除去溶剂后得到粗产物，粗产物用二氯甲烷和甲醇重结晶、抽滤后得到目标产物。所述材料具有高空穴迁移率；所述方法成本更低，制备工艺简单；将所述材料应用到钙钛矿太阳能电池中，光电转换效率高。

技术领域

本发明属于光电材料技术领域，尤其涉及一种有机小分子空穴传输材料、制备方法及钙钛矿太阳能电池。

背景技术

芳胺类有机小分子如2,2',7,7'-四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-OMeTAD)，作为有机空穴传输层材料，极大地提高了有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的稳定性、效率和寿命。但spiro-OMeTAD分子合成周期长，产率低，成本高等缺点限制了基于该类分子的钙钛矿太阳能电池的产业化，且以该材料作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率基本达到上限。以三芳胺或咔唑作为基本供电子基团，联苯、吲哚、噻吩和芘等作为核心骨架或连接桥基，不同结构的新型空穴传输材料不断涌现，相比spiro-OMeTAD分子，在一定程度上提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，显著降低了成本。因此，设计合成可作为空穴传输材料的新型有机小分子，并应用于钙钛矿太阳能电池，有望进一步提高电池的效率和寿命，优化电池结构，降低成本，并实现大面积生产和产业化；对于解决能源短缺和环境问题具有重要的科学意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有机小分子空穴传输材料，所述材料具有高空穴迁移率；本发明的目的之二在于提供一种有机小分子空穴传输材料的制备方法，所述方法操作简单，易于实现产业化；本发明的目的之三在于提供一种钙钛矿太阳能电池，所述电池具有较高的光电转换效率。

一种有机小分子空穴传输材料，所述材料结构式为：

其中，为

本发明所述的一种有机小分子空穴传输材料的制备方法，所述方法步骤如下：

当为时：

其化学反应方程式为：

在保护气体氛围下，将3,3,5,5-四溴联苯(Bp-4Br)，4-硼酸酯-4',4'-二甲氧基三苯胺，Pd(PPh₃)₄，K₂CO₃加入反应容器中，然后加入溶剂四氢呋喃(THF)和水，鼓泡除氧，然后加热回流18～24小时，得到混合物；冷却至室温，混合物用二氯甲烷萃取，有机层干燥、旋蒸后得到粗产物，粗产物用二氯甲烷和甲醇重结晶、抽滤后得到目标产物；

当为时：

其化学反应方程式为：

在保护气体氛围下，将1,3,6,8-四溴芘(Py-4Br)，4-硼酸酯-4',4'-二甲氧基三苯胺，Pd(PPh₃)₄，K₂CO₃加入反应容器中，然后加入溶剂THF和水，鼓泡除氧，然后加热回流18～24小时，得到混合物；冷却至室温，混合物用二氯甲烷萃取，有机层干燥、旋蒸后得到粗产物，粗产物用二氯甲烷和甲醇重结晶、抽滤后得到目标产物。