[发明专利]一种非螺型有机小分子空穴传输材料的分子平面性增强方法

说明书

本发明公开了一种非螺型有机小分子空穴传输材料的分子平面性增强方法，涉及光电材料技术领域，是在非螺型有机小分子的分子内相邻基团间引入近程分子内相互作用。本发明通过在分子内引入近程分子内相互作用，减小分子中相邻基团的二面角，增强分子平面性，相较于无近程分子内相互作用的分子，有效增强分子间的π‑π堆积，提高空穴迁移率。

技术领域

本发明涉及光电材料技术领域，尤其涉及一种非螺型有机小分子空穴传输材料的分子平面性增强方法。

背景技术

近年来，有机无机钙钛矿太阳能电池在光电领域取得革命性发展，传统的正装器件结构最高光电转换效率(PCE)已超过23.3％。由于钙钛矿层本身有限的空穴传输能力，空穴传输材料成为钙钛矿太阳能电池(PSCs)器件中不可或缺的一部分。

目前，最常用的有机小分子空穴传输材料为2,2,7,7-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9-螺二芴(spiro-OMeTAD)，其合成步骤多、条件苛刻、纯化工艺复杂，导致高的合成成本。除此之外，为保证空穴迁移率，需配合化学添加剂，在增加制造成本的同时降低器件的环境稳定性，不利于钙钛矿太阳能电池的商业化。目前许多研究以三苯胺为末端，以非螺型基团作为核的非螺型分子作为spiro-OMeTAD的替代物，但由于由单键连接的基团由于空间位阻效应无法实现更好的共轭，大多数替代物不能兼具优良性能和降低成本的特点。因此开发增强机小分子空穴传输材料的分子平面性的方法对于新型廉价高性能的空穴传输材料的设计具有重要意义。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种非螺型有机小分子空穴传输材料的分子平面性增强方法，该方法有效增强有机小分子空穴传输材料分子间的π-π堆积，提高空穴迁移率。

本发明提出的一种非螺型有机小分子空穴传输材料的分子平面性增强方法，是在非螺型有机小分子的分子内相邻基团间引入近程分子内相互作用。

优选地，所述近程分子内相互作用是指沿大分子链小于等于6个化学键距离的原子或基团间的空间相互作用。

优选地，所述空间相互作用包括偶极-偶极相互作用或/和氢键。

本发明还提出了一种基于上述方法得到的非螺型有机小分子空穴传输材料，所述非螺型有机小分子空穴传输材料的结构式如式(Ⅰ)所示：

式(Ⅰ)

其中，R₁选自H、F、Cl、Br、I、CN、Si(CH₃)₃、B(OH)₂、C₁～C₄₀的直链或支链烷基、C₁～C₄₀直链或支链烷氧基、C₁～C₄₀环烷基、C₃～C₃₀杂芳基；

X₁和X₂之间存在进程分子内相互作用，当X₁为S、X₂为F，或X₁为O、X₂为F，或X₁为NH、X₂选自H、F；

X₃选自C、N；

X₄选自O、S、NH。

优选地，所述C₃～C₃₀杂芳基中杂原子为O、S、N中的一种或多种。

在本发明中，通过引入近程分子内相互作用的方法得到的非螺型有机小分子空穴材料并不只局限于式(Ⅰ)结构，还可以是其它多种具有不同结构通式的非螺型有机小分子空穴材料。