本發(fā)明屬于光伏領(lǐng)域，具體涉及一種有機化合物、空穴傳輸層、鈣鈦礦太陽能電池及制備方法。

背景技術(shù)：

1、近年來有機無機鹵化物鈣鈦礦以其優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換性能，在太陽能電池和發(fā)光器件領(lǐng)域得到了廣泛的重視。鈣鈦礦太陽能電池(pscs)因其具有制備工藝簡單、光電轉(zhuǎn)換效率(pce)高等優(yōu)點，近年逐漸成為研究熱點。

2、但若要實現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化，鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性是必須要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，除了鈣鈦礦組成的本征穩(wěn)定性外，影響pvcs穩(wěn)定性的另一個關(guān)鍵因素是電荷傳輸材料的選擇，特別是有機空穴傳輸層(htm)材料的選擇。常用的空穴傳輸層材料，如spiro-ometad顯示出低空穴遷移率，需要用雙(三氟甲烷)磺酰亞胺鋰鹽(litfsi)/4-叔丁基吡啶(tbp)進(jìn)行額外摻雜以確保有效的空穴提取/傳輸；然而，這些摻雜劑的吸濕性和擴散性將顯著影響器件的長期穩(wěn)定性。

3、因此，亟需開發(fā)一種無摻雜的空穴傳輸材料以提高鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種式i所示的有機化合物，將其用作空穴傳輸材料，能夠有效提升鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率和穩(wěn)定性。

2、具體而言，本發(fā)明提供一種有機化合物，所述有機化合物如式i所示；

3、

4、式i中，r1、r2各自獨立選自醛基、氫、硝基、鹵素、氨基、氰基、取代或未取代的c1～c20烷基、取代或未取代的c1～c20烷氧基、取代或未取代的c3～c20環(huán)烷基、取代或未取代的三元至二十元雜環(huán)基、取代或未取代的c6～c20芳基和取代或未取代五元至二十元雜芳基；r3為磷酸基。

5、在一個或多個實施方案中，式i中，r1、r2各自獨立選自醛基、氫、鹵素、氨基、氰基、取代或未取代的c1～c20烷基、取代或未取代的c1～c20烷氧基和取代或未取代的c6～c20芳基；r3為磷酸基。

6、在一個或多個實施方案中，所述有機化合物選自下式中的一種或多種：

7、

8、

9、本發(fā)明提供一種制備本發(fā)明所述的有機化合物的方法，所述方法包括以下步驟：

10、(1)將雙溴吩噻嗪、化合物o、雙(二亞芐基丙酮)鈀、四氟硼酸三叔丁基磷和叔丁醇鈉置于第一溶劑中反應(yīng)，制得化合物a；

11、(2)將4-甲?；脚鹚?、化合物a、碳酸鉀和四(三苯基膦)鈀置于第二溶劑進(jìn)行反應(yīng)，制得化合物b；

12、(3)將化合物b、氰甲基磷酸二乙酯和哌啶置于第三溶劑中反應(yīng)，得到化合物c；

13、(4)將化合物c和三甲基溴硅烷置于第四溶劑中反應(yīng)，得到式i所示的有機化合物；

14、其中，化合物o的結(jié)構(gòu)為化合物a的結(jié)構(gòu)為化合物b的結(jié)構(gòu)為化合物c的結(jié)構(gòu)為化合物o、化合物a、化合物b和化合物c中，r1、r2如本發(fā)明任一實施方案所定義。

15、在一個或多個實施方案中，步驟(1)中，所述第一溶劑為甲苯。

16、在一個或多個實施方案中，步驟(1)中，雙溴吩噻嗪、化合物o、雙(二亞芐基丙酮)鈀、四氟硼酸三叔丁基磷和叔丁醇鈉的摩爾比為1:(1-1.2):(0.01-0.012):(0.01-0.012):(1-1.2)。

17、在一個或多個實施方案中，步驟(1)中，反應(yīng)溫度為100-110℃。

18、在一個或多個實施方案中，步驟(1)中，反應(yīng)在保護(hù)性氣氛中進(jìn)行。

19、在一個或多個實施方案中，步驟(1)中，反應(yīng)時間為10-12h。

20、在一個或多個實施方案中，步驟(2)中，所述第二溶劑為甲苯和/或四氫呋喃。

21、在一個或多個實施方案中，步驟(2)中，甲?；脚鹚帷⒒衔颽、碳酸鉀和四(三苯基膦)鈀的摩爾比為(2-2.5):1:(2-2.5):(0.001-0.01)。

22、在一個或多個實施方案中，步驟(2)中，在保護(hù)性氣氛中加入四(三苯基膦)鈀。

23、在一個或多個實施方案中，步驟(2)中，反應(yīng)溫度為80-90℃。

24、在一個或多個實施方案中，步驟(2)中，反應(yīng)時間為16-24h。

25、在一個或多個實施方案中，步驟(3)中，所述第三溶劑為甲苯。

26、在一個或多個實施方案中，步驟(3)中，化合物b、氰甲基磷酸二乙酯和哌啶的摩爾比為1:(2-2.5):(0.5-0.6)。

27、在一個或多個實施方案中，步驟(3)中，在保護(hù)性氣氛中加入氰甲基磷酸二乙酯和哌啶。

28、在一個或多個實施方案中，步驟(3)中，反應(yīng)溫度為105-115℃。

29、在一個或多個實施方案中，步驟(3)中，反應(yīng)時間為12-15h。

30、在一個或多個實施方案中，步驟(4)中，所述第四溶劑為二氯甲烷。

31、在一個或多個實施方案中，步驟(4)中，化合物c和三甲基溴硅烷的摩爾比為1:(15-25)。

32、在一個或多個實施方案中，步驟(4)中，向化合物c和第四溶劑中滴加三甲基溴硅烷。

33、在一個或多個實施方案中，步驟(4)中，反應(yīng)溫度為25-40℃。

34、在一個或多個實施方案中，步驟(4)中，反應(yīng)時間為6-12h。

35、本發(fā)明提供一種包括本發(fā)明任一實施方案所述的有機化合物。

36、在一個或多個實施方案中，所述空穴傳輸層的厚度為5-15nm。

37、本發(fā)明提供一種制備本發(fā)明所述的空穴傳輸層的方法，所述方法包括將有機化合物和溶劑混合，制得空穴傳輸層前驅(qū)液；涂覆空穴傳輸層前驅(qū)液，然后退火，制得空穴傳輸層。

38、在一個或多個實施方案中，所述空穴傳輸層前驅(qū)液中，所述有機化合物的濃度為0.25～2mg/ml。

39、在一個或多個實施方案中，所述溶劑選自異丙醇、乙醇、苯、甲苯、氯苯、乙醚和乙腈中的一種或多種。

40、在一個或多個實施方案中，所述涂布的方式為旋涂。

41、在一個或多個實施方案中，退火溫度為80-100℃。

42、在一個或多個實施方案中，退火時間為5-10min。

43、本發(fā)明提供一種包含本發(fā)明所述的空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池。

技術(shù)特征：

1.一種有機化合物，其特征在于，所述有機化合物如式i所示；

2.如權(quán)利要求1所述的有機化合物，其特征在于，式i中，r1、r2各自獨立選自醛基、氫、鹵素、氨基、氰基、取代或未取代的c1～c20烷基、取代或未取代的c1～c20烷氧基和取代或未取代的c6～c20芳基；r3為磷酸基。

3.如權(quán)利要求1所述的有機化合物，其特征在于，所述有機化合物選自下式中的一種或多種：

4.一種制備權(quán)利要求1-3中任一項所述的有機化合物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一項或多項特征：

6.一種空穴傳輸層，其特征在于，所述空穴傳輸層包括權(quán)利要求1-3中任一項所述的有機化合物。

7.如權(quán)利要求6所述的空穴傳輸層，其特征在于，所述空穴傳輸層的厚度為5-15nm。

8.一種制備權(quán)利要求6或7所述的空穴傳輸層的方法，其特征在于，所述方法包括將有機化合物和溶劑混合，制得空穴傳輸層前驅(qū)液；涂覆空穴傳輸層前驅(qū)液，然后退火，制得空穴傳輸層。

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一項或多項特征：

10.一種包含權(quán)利要求6或7所述的空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于光伏領(lǐng)域，具體涉及一種有機化合物、空穴傳輸層、鈣鈦礦太陽能電池及制備方法。本發(fā)明的有機化合物如式I所示；式I中，R<subgt;1</subgt;、R<subgt;2</subgt;各自獨立選自醛基、氫、硝基、鹵素、氨基、氰基、取代或未取代的C1～C20烷基、取代或未取代的C1～C20烷氧基、取代或未取代的C3～C20環(huán)烷基、取代或未取代的三元至二十元雜環(huán)基、取代或未取代的C6～C20芳基和取代或未取代五元至二十元雜芳基；R<subgt;3</subgt;為磷酸基。本發(fā)明的有機化合物用作空穴傳輸層材料，可有效提升鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：楊玉雯,樊慧柯,應(yīng)昕彤,李兆寧,曾海鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天合光能股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8