[发明专利]菲并咔唑类化合物、其制备方法与应用、钙钛矿太阳电池

说明书

本发明提供了一种菲并咔唑类化合物，如式(I)所示，其中，R₁选自H、C1～C12烃基或C1～C12烷氧基；R₂选自H、C1～C20烃基、C1～C20烷氧基或C1～C20烷氧基取代的苯基。与现有技术相比，本发明提供的菲并咔唑类化合物为菲并咔唑为核与两个二芳胺共轭偶联的结构，上述结构的化合物具有较好的能级结构及高的空穴迁移率，进而使具有该菲并咔唑类化合物制备而成的空穴输运层的钙钛矿太阳电池具有较高的能量转换效率。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳电池技术领域，尤其涉及一种菲并咔唑类化合物、其制备方法与应用、钙钛矿太阳电池。

背景技术

2009年，Miyasaka小组率先将有机-无机杂化钙钛矿作为光吸收材料应用到太阳电池中，电池的能量转换效率最高至3.8％，引发了世界上广泛的研究，有关此类新型太阳电池的报道呈井喷式增长，至2016年已实现了22.1％的能量转换效率，超过1cm²的器件实现了19.6％的能量转换效率(Science,2016,353,58-62)。与此同时，溶液加工的钙钛矿太阳电池，可通过roll-to-roll实现高效、大规模批量生产，相比于传统的硅基太阳电池，制造成本低、加工工艺简单，具有良好商业前景。空穴输运材料有助于钙钛矿太阳电池结构的界面调节，对于减少电荷复合，加速空穴传输起到关键性的作用，能够有效地提高钙钛矿太阳电池的能量转换效率。

现有技术中，钙钛矿太阳电池中最广泛使用的有机空穴输运材料主要为2,2′,7,7′-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9′-螺二芴(Spiro-OMeTAD)。但是Spiro-OMeTAD化学结构复杂、合成路线长、价格昂贵，同时该材料空穴迁移率较低，从而导致钙钛矿太阳电池能量转换效率低。通常需要采用双(三氟甲基磺酰亚胺)锂(LiTFSI)、叔丁基吡啶(TBP)以及双(三氟甲基磺酰亚胺)钴(FK209)进行p型掺杂来提高空穴迁移率，但这类掺杂会导致电池器件性能不稳定，同时材料费用昂贵。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种菲并咔唑类化合物，本发明提供的菲并咔唑类化合物迁移率高，制备得到的钙钛矿太阳电池能量转换效率高。

本发明提供了一种菲并咔唑类化合物，如式(I)所示：

其中，R₁选自H、C1～C12烃基或C1～C12烷氧基；

R₂选自H、C1～C20烃基、C1～C20烷氧基或C1～C20烷氧基取代的苯基。

优选的，所述R₁选自H、C1～C6烷基、C2～C6炔基、C2～C6烯基或C1～C6烷氧基。

优选的，所述R₁选自H、C1～C3烷基或C1～C3烷氧基。

优选的，所述R₂选自H、C1～C16烃基、C1～C16烷氧基或C1～C16烷氧基取代的苯基。

优选的，所述R₂选自H、C1～C8烷基、C2～C8炔基、C2～C8烯基、C1～C10烷氧基或C1～C10烷氧基取代的苯基。

优选的，如式(I-1)～式(I-6)所示：

本发明提供了一种菲并咔唑类化合物的制备方法，包括：

将式(II)所示的化合物与式(III)所示的化合物进行反应，得到式(I)所示的菲并咔唑类化合物；

其中，X选自卤原子；