[发明专利]一种Spiro-OMeTAD单斜晶体的制备方法

说明书

本发明公开了一种Spiro‑OMeTAD单斜晶体的制备方法，包括以下步骤：选取特殊的溶剂，采用反溶剂气相扩散辅助结晶法诱导Spiro‑OMeTAD结晶，在反溶剂逐渐挥发扩散的作用下，溶液逐渐饱和并伴随Spiro‑OMeTAD单斜晶体析出。通过本发明提供的方法制备出的Spiro‑OMeTAD单斜晶体，具有更高的空间对称性，通过导电性能测试发现其相比于三斜晶体具有更好的导电性能。

技术领域

本发明涉及材料结晶技术领域，具体涉及到一种Spiro-OMeTAD单斜晶体的制备方法。

背景技术

Spiro-OMeTAD(2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴)是一种具有螺形结构的有机半导体材料，作为空穴传输层在染料敏化和钙钛矿太阳能电池中具有重要的应用价值。Spiro-OMeTAD具有可溶液加工性和良好的形貌稳定性，能够形成均匀连续的薄膜，不受晶粒边界的影响，促使钙钛矿太阳能电池的性能和寿命都得到了极大的提升。但是Spiro-OMeTAD本身的空穴迁移率极低，直接应用于器件中不能获得较高的效率，通常需要掺杂来提高其导电性能。然而掺杂会加速钙钛矿层的降解，降低器件的寿命。除了掺杂，还可以通过增加材料的结晶度来提高其导电性能，而Spiro-OMeTAD分子巨大的空间位阻效应，使得生长其单晶存在很大的技术挑战。目前生长Spiro-OMeTAD单晶通常采用反溶剂气相扩散辅助结晶法，使用二甲基亚砜作为溶剂，甲醇作为反溶剂，这种方法生长出来的单晶属于三斜晶系，其导电性能超过对应薄膜约三个数量级。为了使晶体获得更高的空穴迁移率，分子必须具有更好的空间对称性，从而更有利于促进载流子的高速传输，但是目前国内外并没有生长其他晶系Spiro-OMeTAD单晶的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种Spiro-OMeTAD单斜晶体的制备方法，可以制备得到高对称性的Spiro-OMeTAD单斜晶体，获得更好的导电性能。

为达上述目的，本发明提供了一种Spiro-OMeTAD单斜晶体的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取Spiro-OMeTAD粉末状药品，溶于1,2-二氯乙烷溶剂中，混合均匀；

(2)将步骤(1)所得溶液过滤后于阳光下静置1-2h；

(3)将静置后的溶液于甲醇气氛中密封静置，结晶。

采用上述方案的有益效果是：1,2-二氯乙烷作为溶剂，甲醇作为反溶剂，通过反溶剂气相扩散辅助结晶法诱导Spiro-OMeTAD结晶，生长出单斜晶系的晶体，该方案中选择1,2-二氯乙烷作为溶剂，为不含苯环的非极性分子，与Spiro-OMeTAD分子间的作用力较小，对Spiro-OMeTAD分子堆积的影响也较小，Spiro-OMeTAD分子可以通过自组装形成更加理想的晶体结构。既避免了选择氯苯分子作为溶剂时，其含有的苯环与Spiro-OMeTAD形成强烈的ππ相互作用，从而影响Spiro-OMeTAD分子间的堆积，而促使生长出来的是三斜晶系的晶体，同时也避免了采用二甲基亚砜作为强极性分子溶剂时，其与Spiro-OMeTAD分子间的作用力较强而影响分子间的排列。

进一步地，步骤(1)中Spiro-OMeTAD溶液的终浓度为1-20mg/mL。

进一步地，步骤(1)中Spiro-OMeTAD溶液的终浓度为5mg/mL。

进一步地，步骤(3)中静置结晶的时间为5-7d。

进一步地，1,2-二氯乙烷溶剂与甲醇的体积比为1:1-5。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、通过选取特殊的溶剂，采用反溶剂气相扩散辅助结晶法诱导Spiro-OMeTAD结晶，生长出单斜晶系的晶体；

2、使用本发明生长出来的Spiro-OMeTAD单晶为单斜系晶体，晶胞参数为：