[发明专利]一种螺型空穴传输材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种螺型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如式Ⅰ所示结构。本发明提供的空穴传输材料具有优良的溶解性，可调控的能级、空穴迁移率与薄膜形貌以及相对于传统空穴传输材料Spiro‑OMeTAD更为优越的空穴传输性能与界面特性，可应用于钙钛矿太阳能电池中；式I；其中，D1基团和D2基团为给体单元基团。

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“光吸收剂”的钙钛矿太阳能电池取得了飞速的发展，其最近的验证效率已经突破25%，可以媲美传统硅基太阳能电池。钙钛矿太阳能电池中除了活性层钙钛矿之外，空穴传输材料对其效率与稳定性的影响也是至关重要的，其能级结构、空穴迁移率、薄膜形貌与界面属性等都对空穴的提取、转移、传输以及激子的复合产生重要影响，从而影响最终器件的性能表现。

目前，在正置钙钛矿电池中，使用最广泛且普适性最强的空穴传输材料为Spiro-OMeTAD。但是，其合成提纯较为困难、造价成本较高，且本征空穴迁移率较低，需掺杂剂才能提高空穴传输层的电导率，而掺杂剂的引入会降低器件的寿命。因此，设计开发具有能级匹配且空穴迁移率高的空穴传输材料对提升钙钛矿太阳能电池的效率与稳定性有着重要的意义。

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优良的溶解性，可调控的能级、空穴迁移率与薄膜形貌以及相对于传统空穴传输材料Spiro-OMeTAD更为优越的空穴传输性能和界面特性，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，本发明提供一种螺型空穴传输材料，所述空穴传输材料具有如式Ⅰ所示结构：

式I；

其中，D1基团和D2基团为给体单元基团。

优选地，所述的给体单元基团D1选自如下结构所示的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、2-甲氧基乙氧基、甲硫基、叔丁基或乙烯基，N上的虚线表示基团连接位置。

优选地，所述的给体单元基团D2选自如下结构所示的给体单元基团中的任意一种且不与D1基团相同：

；

其中，R基团独立地选自氢、甲基、甲氧基、2-甲氧基乙氧基、甲硫基、叔丁基或乙烯基，N上的虚线表示基团连接位置。

优选地，所述空穴传输材料选自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界面材料的制备方法，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：

；

（2）化合物C和化合物E进行偶联反应，得到式I所示化合物，反应式如下：

；

其中，给体单元基团D1选自如下结构所示的给体单元基团中的任意一种：

；

其中，所述的给体单元基团D2选自如下结构所示的给体单元基团中的任意一种且不与D1相同：

优选地，步骤（1）中所述钯催化剂为Pd(OAc)₂；

优选地，步骤（1）中化合物A与化合物B的摩尔质量比为1:2；