[发明专利]一种空穴传输材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种空穴传输材料及其制备方法和应用。所述空穴传输材料具有如式Ⅰ所示结构。本发明提供的空穴传输材料具有良好的空穴传输性能和优良的溶解性，有些甚至可以在绿色溶剂进行溶解加工，并可以得到较好的薄膜形貌以及具有可调控的光电性能，可应用于钙钛矿太阳能电池中。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种空穴传输材料及其制备方法与应用。

背景技术

近几年来，以有机-无机杂化钙钛矿材料为“光捕获剂”的钙钛矿太阳能电池取得了飞速的发展，其可以以更低的成本将太阳能转换为电能，受到全球科研圈与工业圈的青睐，其能量转换效率也逐步提升，最近验证效率已经突破25％。钙钛矿太阳能电池中除了活性层钙钛矿之外，空穴传输材料也非常关键；空穴传输材料不仅可以抽取空穴，还可以传输空穴，对于提高器件的性能十分重要。

目前，已报道的高效钙钛矿太阳能电池多使用PTAA或Spiro-OMeTAD为空穴传输材料。但是，PTAA和Spiro-OMeTAD成本较高且导电性较差；使用过程中需要引入P型掺杂剂和双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)以提升空穴传输层导电性。掺杂剂和添加剂的使用，不仅降低了电池稳定性，还进一步增加了电池的制作成本。此外，目前绝大多数空穴传输材料需使用氯苯等氯代芳烃溶剂加工，这些溶剂毒性较大，对环境危害严重，非常不利于钙钛矿电池的产业化进程。因此，设计开发低成本、高效率且适用于环境友好溶剂加工的非掺杂有机空穴传输材料对提升钙钛矿太阳能电池稳定性，降低电池制作成本具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种空穴传输材料及其制备方法与应用，所述空穴传输材料具有良好的空穴传输性能和优良的溶解性，有些甚至可以在绿色溶剂(如乙醇)中进行溶解加工，并可以得到较好的薄膜形貌，同时还具有可调控的光电性能，可应用于钙钛矿太阳能电池中。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种空穴传输材料，所述空穴传输材料具有如式Ⅰ所示结构：

其中，D基团为给体单元基团，EG基团为端基基团；

A₁、A₂、A₃各自独立地选自碳或氮；

X₁、X₂各自独立地选自氢、氟或氰基中的任意一种；

E₁、E₂各自独立地选自氢、氟、氰基或甲基中的任意一种；

Y选自氧、硫或硒中的任意一种。

优选地，所述D基团选自如下所示给体单元基团中的任意一种：

其中，R基团独立地选自氢、甲基、甲氧基或叔丁基中的任意一种，虚线表示基团连接位置。

优选地，所述EG基团选自如下所示端基基团中的任意一种：

其中，虚线表示基团连接位置。

优选地，所述空穴传输材料包括如下所示化合物中的任意一种：

第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的空穴传输材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)化合物A与化合物B进行偶联反应，得到化合物C，反应式如下：