[发明专利]一种芴基四胺芘空穴传输材料及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

说明书

本发明公开了一种芴基四胺芘空穴传输材料及其在钙钛矿太阳能电池中的应用。该类材料具有式I所示结构通式，端基含有芴基结构单元。所述制备方法为：将1,3,6,8‑四溴芘与胺基衍生物溶于有机溶剂中，分别加入碱和钯催化剂，氮气条件下回流反应，经柱层析分离提纯，得到相应目标产物。该空穴传输材料在有机溶剂中溶解性好及成膜性好，且制备成本低。所述空穴传输材料具有良好的空穴提取和迁移能力，能级与钙钛矿能级相匹配。将其作为空穴传输层应用于钙钛矿太阳能电池中，具有良好的光电转换效率。因此，该类空穴传输材料具有非常好的应用前景。

技术领域

本发明属于光电领域，涉及新型光电传输材料，具体涉及一种芴基四胺芘空穴传输材料及其在钙钛矿太阳能电池中的应用。

背景技术

钙钛矿材料具有独特的光电性质(载流子扩散距离长、光吸收系数高)以及合成简单的特点，成为全球科研人员广泛关注的研究热点。而钙钛矿太阳能电池被认为是最具有产业化前景的新型电池体系一直，目前最高认证效率已达到25.2％。钙钛矿太阳能电池主要有透明基底、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、金属电极五部分构成。空穴传输材料对钙钛矿电池的光电转换效率具有重要影响。目前已报道的高效钙钛矿太阳能电池多使用spiro-OMeTAD和PTAA作为空穴传输材料。但是它们的缺点是制备成本高、导电性差。因此合成经济高效的空穴传输材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种芴基四胺芘空穴传输材料及其在钙钛矿太阳能电池中的应用。

本发明要求保护的芴基四胺芘空穴传输材料也即式I所示化合物，

所述式I中，R为C₁～C₁₂的烷氧基。

具体的，所述式I中，R为C₁～C₆的烷氧基；具体为甲氧基或乙氧基。

本发明提供的制备所述式I所示化合物的方法，包括：

将1,3,6,8-四溴芘与式Ia所示化合物在碱和催化剂存在的条件下回流进行C-N偶联反应，反应完毕得到所述式I所示化合物；

所述式Ia中，R的定义与所述式I中R的定义相同；

所述1,3,6,8-四溴芘的结构式为

上述方法中，所述碱选自叔丁醇钠、叔丁醇钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、磷酸钾和氢氧化钠中至少一种；

所述催化剂为钯催化剂；具体选自醋酸钯、双三苯基磷二氯化钯、四(三苯基膦)钯和钯/碳中至少一种；

所述C-N偶联反应在溶剂中进行；所述溶剂选自甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、乙醇和二甲基亚砜中至少一种；

所述1,3,6,8-四溴芘、式1a所示化合物、碱和催化剂的投料摩尔比为1:(4-8):(4-20):(0.01-0.10)；具体为1:4.2:4.2:0.2；

所述C-N偶联反应步骤中，温度为80℃-140℃；时间为12h-48h；具体为24h；

所述C-N偶联反应在惰性气氛中进行；

所述惰性气氛具体为氮气气氛。

上述方法还可包括：在所述C-N偶联反应步骤之后，将反应体系冷却后旋干溶剂，进行柱层析分离提纯；所述柱层析分离提纯步骤中，所用洗脱剂为体积比为1:1的石油醚和乙酸乙酯组成的混合液。