[发明专利]一种基于2，5，8，11-取代苝的空穴传输材料化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于2，5，8，11‑取代苝的空穴传输材料化合物及其制备方法和应用，属于空穴传输材料技术领域，本发明以苝分子为中心单元，在此基础上引入了N‑对位取代的三苯胺结构单元，得到基于2，5，8，11‑取代苝的空穴传输材料化合物。本发明中的空穴传输材料化合物具有合成路线简单且成本低廉、优异的高温稳定性能和溶解性佳的优点，且应用于钙钛矿太阳能电池后具有出色的光电转化效率的空穴传输材料，具有良好的商业化价值。

技术领域

本发明涉及空穴传输材料技术领域，具体涉及到一种基于2，5，8，11-取代苝的空穴传输材料化合物及其制备方法和应用。

背景技术

钙钛矿型太阳能电池(PSCs)以其将太阳能转化为电能的优异性能和较高的功率转换效率，成为当今可再生能源和可持续能源领域备受关注的研究课题。而作为其核心组成部分之一的空穴传输层的发展和应用屡遭瓶颈。空穴传输材料主要包括：无机空穴传输材料、有机小分子空穴传输材料和有机聚合物空穴传输材料。无机空穴传输材料因其高温稳定性差且溶解性差、存在安全问题而研究报道较少；有机聚合物空穴传输材料合成步骤繁琐、产率低下、成本昂贵并且具有批次性，因而也未能得到广泛应用。

目前，科研领域研究最多的是有机小分子空穴传输材料，其中应用于钙钛矿太阳能电池后光电转化效率最高的为掺杂有机小分子Spiro-OMeTAD(2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴)，但其造价昂贵，单价甚至超过黄金，这极大地限制了其进行商业化应用。而其他研究报道的有机小分子空穴传输材料(如化合物a和化合物b)普遍具有以下缺点：1)合成步骤复杂，难于合成制备；2)溶解性差、成膜性差；3)高温稳定性能差，不稳定；4)合成成本高，不易于商业化应用。

化合物a和化合物b的结构式如下所示：

化合物a：化合物b：

发明内容

针对上述的不足，本发明的目的是提供一种基于2，5，8，11-取代苝的空穴传输材料化合物及其制备方法和应用。本发明以苝分子为中心单元，在此基础上引入了N-对位取代的三苯胺结构单元，得到基于2，5，8，11-取代苝的空穴传输材料化合物。本发明中的空穴传输材料化合物具有合成路线简单且成本低廉、优异的高温稳定性能和溶解性佳的优点，且应用于钙钛矿太阳能电池后具有出色的光电转化效率的空穴传输材料，具有良好的商业化价值。

为达上述目的，本发明采取如下的技术方案：

本发明提供一种基于2，5，8，11-取代苝的空穴传输材料化合物，该空穴传输材料化合物的结构通式如下所示：

其中，R为烷基链；Ar为芳基或杂芳基。

进一步地，R＝C_nH_2n+1；其中，n为1～20的自然数。

进一步地，R为甲基或乙基。

进一步地，Ar为C₆～C₁₄芳基、被一个或多个R^1a取代的C₆～C₁₄芳基、C₆～C₁₄杂芳基或被一个或多个R^1a取代的C₆～C₁₄杂芳基；其中，R^1a为C₁～C₁₀烷基、C₁～C₁₀烷氧基、卤素、5-6元杂芳基或苯基。

进一步地，Ar为

进一步地，上述基于2，5，8，11-取代苝的空穴传输材料化合物优选的结构式如下：