[发明专利]一种无掺杂有机空穴传输材料、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，具体涉及一种无掺杂有机空穴传输材料、制备方法及钙钛矿太阳能电池。所述材料为HPB‑OMe或HTB‑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，粗产物进行硅胶柱层析纯化后得到目标产物。所述材料具有高空穴迁移率；所述方法成本更低，工艺过程简单；将所述材料应用到钙钛矿太阳能电池中，具有较高的光电转换效率。

技术领域

本发明属于光电材料技术领域，具体涉及一种无掺杂有机空穴传输材料、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，本发明的目的之一在于提供一种无掺杂有机空穴传输材料，所述材料，所述材料以六苯苯(HPB)或六噻吩苯(HTB)为核心骨架，六个含有甲氧基的三苯胺基团连接在核心骨架上，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无掺杂有机空穴传输材料的制备方法，所述方法通过碳-碳偶联反应将六个作为电子给体的含有甲氧基(-OMe)的三苯胺基团桥联到具有π-共轭功能的六苯苯或六噻吩苯核心上；本发明的目的之三在于提供一种钙钛矿太阳能电池，所述电池的空穴传输层在不掺杂任何添加剂的条件下具有较高的光电转换效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种无掺杂有机空穴传输材料，所述材料结构式为：

其中为

本发明所述的一种无掺杂有机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1,2,3,4,5,6-六(4-溴苯基)苯(HPB-6Br)、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，粗产物进行硅胶柱层析纯化后得到目标产物；

当为时：

其化学反应方程式为：