一种自组装单分子层型非掺杂空穴传输材料及其合成方法和应用

文档序号:26050183发布日期:2021-07-27 15:24阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种自组装单分子层型非掺杂空穴传输材料,其特征在于:具有以下结构式:

2.一种如权利要求1所述非掺杂空穴传输材料的合成方法,其特征在于:包括如下步骤:

步骤一:氮气保护下,3,9-二溴-5,11-二氢吲哚[3,2-b]咔唑(idcz-br)和7-溴庚酸乙酯反应得到3,9-二溴-5,11-二(7-庚酸乙酯)-吲哚[3,2-b]咔唑(idcz-br-c6ea):

步骤二:氮气保护下,idcz-br-c6ea和甲氧基取代的三苯胺硼酸酯(tpa-b)进行suzuki偶联反应得到3,9-二(4-(二(4-甲氧基苯基)胺基)苯基-5,11-二(7-庚酸乙酯)-吲哚[3,2-b]咔唑(idcz-tpa-c6ea):

步骤三:idcz-tpa-c6ea水解酸化得到3,9-二(4-(二(4-甲氧基苯基)胺基)苯基-5,11-二(7-庚酸)-吲哚[3,2-b]咔唑(idcz-c6cooh):

3.一种如权利要求1所述非掺杂空穴传输材料的合成方法,其特征在于:包括如下步骤:

步骤一:氮气保护下,3,9-二溴-5,11-二氢吲哚[3,2-b]咔唑(idcz-br)和1,6-二溴己烷反应得到3,9-二溴-5,11-二(6-溴己烷)-吲哚[3,2-b]咔唑(idcz-br-c6br):

步骤二:氮气保护下,idcz-br-c6br和甲氧基取代的三苯胺硼酸酯(tpa-b)进行suzuki偶联反应得到3,9-二(4-(二(4-甲氧基苯基)胺基)苯基-5,11-二(6-溴己烷)-吲哚[3,2-b]咔唑(idcz-tpa-c6br):

步骤三:idcz-tpa-c6br末端溴取代得到3,9-二(4-(二(4-甲氧基苯基)胺基)苯基-5,11-二(6-亚磷酸二乙酯己烷)-吲哚[3,2-b]咔唑(idcz-tpa-c6por):

步骤四:idcz-tpa-c6por水解得到3,9-二(4-(二(4-甲氧基苯基)胺基)苯基-5,11-二(6-磷酸己烷)-吲哚[3,2-b]咔唑(idcz-tpa-c6poh):

4.根据权利要求2所述非掺杂空穴传输材料的合成方法,其特征在于:步骤一中,反应所用强碱为氢化钠;反应溶剂为四氢呋喃;反应温度为0-70℃。

5.根据权利要求2所述非掺杂空穴传输材料的合成方法,其特征在于:步骤二中,反应催化剂为四(三苯基膦)钯;反应溶剂为甲苯;idcz-br-c6ea、tpa-b、四(三苯基膦)钯的摩尔比为1:2:0.05~1:3:0.2。

6.根据权利要求2所述非掺杂空穴传输材料的合成方法,其特征在于:步骤三中,反应溶剂为甲苯;反应所用强碱为氢氧化钾;反应溶剂为四氢呋喃;反应温度为70±10℃;反应所用酸化试剂为盐酸。

7.根据权利要求3所述非掺杂空穴传输材料的合成方法,其特征在于:步骤一中,反应所用强碱为叔丁醇钾;反应溶剂为四氢呋喃;反应温度为0-70℃。

8.根据权利要求3所述非掺杂空穴传输材料的合成方法,其特征在于:步骤二中,反应催化剂为四(三苯基膦)钯;反应溶剂为甲苯;idcz-br-c6br、tpa-b、四(三苯基膦)钯的摩尔比为1:2:0.05~1:3:0.2。

9.根据权利要求3所述非掺杂空穴传输材料的合成方法,其特征在于:步骤三中,反应溶剂为亚磷酸三乙酯;反应温度为160±20℃;步骤四中,反应溶剂为四氢呋喃;反应所用水解试剂为三甲基溴硅烷;反应温度为0-50℃。

10.一种如权利要求1所述非掺杂空穴传输材料的应用,其特征在于:将所述自组装单分子层型非掺杂空穴传输材料应用于倒置钙钛矿太阳能电池。


技术总结
本发明公开了一种自组装单分子层型非掺杂空穴传输材料及其合成方法,以及在倒置钙钛矿太阳能电池中的应用。本发明以具有刚性共轭大平面的吲哚并咔唑为母核,改善分子堆积并提升材料的空穴传输性能;以羧酸和磷酸基团为末端实现单分子自组装并钝化钙钛矿界面,减少界面处能量损失,提高电池性能。本发明合成方法简单,合成成本低廉,所制备的材料能实现空穴传输和钙钛矿界面钝化双重功能。该材料应用于倒置钙钛矿太阳能电池中作为空穴传输层时,无需掺杂即可获得>1.1V的高开路电压和>19%的光电转化效率,具有广阔的应用前景。

技术研发人员:尹新星;李在房;王万海;胡林;宋嘉兴;苏振;金英芝
受保护的技术使用者:嘉兴学院
技术研发日:2021.03.09
技术公布日:2021.07.27
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