[发明专利]一种空穴传输材料及其合成方法和包含该材料的器件

说明书

本发明公开一种空穴传输材料及其合成方法和包含该材料的器件，其结构式为：Ar₁、Ar₂和Ar₃为取代或未取代的C6‑C30亚芳基，亚芳基为苯基、联苯基、萘基、蒽基、稠环芳香基、多环芳香基或杂环芳香基；R₁、R₂和R₃各自独立的为氢原子、取代或未取代的C8‑C30烷烃、取代或未取代的C8‑C30烯烃、取代或未取代的C8‑C30炔烃、取代或未取代的C8‑C30环烷烃、取代或未取代的C8‑C30杂烷烃、取代或未取代的C8‑C30三环烷烃、取代或未取代的C8‑C30环醚烷烃或者取代或未取代的C8‑C30螺环烷烃。空穴传输材料不仅应用于太阳能电池中，也应用于有机半导体等光电领域中。

技术领域

本发明涉及光电转换材料及器件，具体为一种空穴传输材料及其合成方法和包含该材料的器件。

背景技术

空穴传输材料是制备光电转换器件的重要功能材料，主要应用于有机电致发光器件(OLED)、钙钛矿太阳能电池中，在OLED中，空穴传输材料具有较强的电子授予能力。空穴传输层传输载流子能力直接影响到器件的亮度、效率及寿命等作用，其次，具有发光性能的空穴传输材料由于能减少器件厚度，简化器件工艺而受到研发人员重视。

钙钛矿太阳能电池是一种全新的全固态薄膜电池，具有很高的能量转换效率，成为可再生能源领域的热点研究方向。全固态薄膜电池的结构主要包括电极、电子传输层、钙钛矿吸收层及空穴传输层。其中空穴传输层是构成太阳能电池的重要成分之一。

目前，常用的空穴传输材料主要有N，N’-二-(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1-联苯基-4，4-二胺和Spiro-OMeTAD。

在传统的双层或多层结构器件中，现有的空穴传输材料N，N’-二-(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1-联苯基-4，4-二胺(NPB)的空穴传输的能力要强于电子传输能力10-1000倍，这会导致器件的效率下降和寿命减小。

另一方面，目前常用的空穴传输材料通常热稳定性较差，如，N，N’-二-(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1-联苯基-4，4-二胺(NPB)的玻璃化温度Tg为96℃，上述这种不利因素都会加速器件的衰减，寿命较短，从而影响OLED器件在产业中的应用。

在钙钛矿电池器件的多层结构中，阳极一侧为空穴传输材料(HTM)层，其作用为传输空穴和阻挡电子，从而减小两者复合的几率，提高器件的光电转换效率。目前空穴传输材料Spiro-OMeTAD合成步骤复杂，使其制备成本及钙钛矿器件的成本变高。并且，在大多数以Spiro-OMeTAD为空穴传输材料的器件中，能量转换率较低，光电性能差。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种空穴传输材料及其合成方法和包含该材料的器件，所述空穴传输材料具有优异的空穴迁移率和传输稳定性，可用于蒸镀、印刷、太阳能电池相关器件中。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种空穴传输材料，其结构式如式Ⅰ所示：

其中，Ar₁、Ar₂和Ar₃为取代或未取代的C6-C30亚芳基，亚芳基为苯基、联苯基、萘基、蒽基、稠环芳香基、多环芳香基或杂环芳香基，取代的C6-C30亚芳基中的取代基为C1-C10烷基、C1-C10烷氧基或C1-C10氰基；