CN111808026B - 一种以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料及其应用。该类化合物以三芳胺或咔唑作为给电子单元，以兼具电子给体和电子受体特性的咪唑为母核，具有结构式(PI)所示结构。该分子易于合成，工艺简单。该类分子热稳定性好，兼具电子给体和电子受体特性，可以有效平衡电荷传输。该类分子具有路易斯碱的特性，所制备的空穴薄膜形态稳定性良好，可以有效钝化钙钛矿层和空穴传输层的界面，能够产生分子内空穴的有效转移。该类化合物可以作为钙钛矿太阳能电池中的空穴传输材料，应用于正置结构和反置结构钙钛矿太阳能电池中，均表现优良的光电转换性能。

Description

一种以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料及其应用
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，涉及一种基于菲并咪唑化合物及其应用，具体地说，涉及一种以菲并咪唑为母核的有机小分子的制备方法及其用途。
背景技术
太阳能电池是利用太阳能的主要技术之一。钙钛矿太阳能电池(JACS,2009,131(17):6050.)为第三代太阳能电池，自问世以来，便以其易于制备、低成本、高效光电转换效率等优点，在清洁绿色能源开发和环境保护领域，显示出强大的商业应用前景。
目前，钙钛矿太阳能电池按结构分类，主要分为正置结构钙钛矿太阳能电池(n-i-p)和反置钙钛矿太阳能电池(p-i-n)。目前适用于正置结构钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料，例如明星分子spiro-OMeTAD，在电池器件制备中一般需要在钙钛矿层表面沉积较厚的空穴传输层(一般大于200nm)，以降低空穴薄膜缺陷，较少电池内部复合。空穴传输层厚度大，导致电池内部电阻增大。因此在分子设计上通常引入高度共轭结构，增强分子间的π-π堆积以提高材料电导率。然而，在反置结构钙钛矿太阳能电池中，需要较薄的空穴传输层(一般小于50nm)，分子间很强的π-π相互作用，会导致分子的HOMO能级正移，这样会降低反置钙钛矿太阳能电池的开路电压(Voc)，不利于反置钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。另外，当所需空穴传输层很薄时，分子的高度共轭结构不利于形成薄膜形态稳定的致密薄膜。因此，目前能够适用于正置和反置两种结构钙钛矿太阳能电池的有机空穴传输材料非常少。
咪唑基团为一富电子五元杂环结构，与咔唑、噻吩和吩噻嗪等富电子基团相比，咪唑基团易于修饰，具有更易调控的光物理和电学性质，应用更加广泛。咪唑具有两个不同的氮原子，分别具有类吡咯类电子和吡啶类电子缺陷性质。咪唑共轭结构中包含6个π电子，具有一定的芳香性，符合Hückel定律。电荷传输平衡对于实现电子器件高效电荷转移具有重要作用。菲并咪唑母核具有较大中心母核π共轭体系，有利于提高材料的热稳定性，保证空穴薄膜的形态稳定性。然而，以菲并咪唑为母核的空穴传输材料应用于钙钛矿太阳能电池的研究很少。
综上，设计和制备一种新型以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料，使其具有高空穴迁移率和电导率，同时具有稳定的薄膜形态，应用在正置结构钙钛矿太阳能电池和反置结构钙钛矿太阳能电池，所制备器件均表现高光电转换效率，成为本发明需要解决的技术问题。
发明内容
本发明目的之一是解决有机空穴传输材料不能在正置结构钙钛矿电池和反置结构钙钛矿电池均适用的问题，提供一类以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料；
本发明目的之二在于，提供上述以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料的应用。
本发明的技术方案
以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料具有如下式(PI)的结构通式：
Figure BDA0002601845420000021
式(PI)中：Ar为含有C1～C12烷氧基、C1～C12烷硫基的芳胺或咔唑基团；R1为C1～C12烃基、C1～C12烷氧基，优选为C1～C3的烷氧基。
所述的菲并咪唑母核含一个菲基团和一个咪唑基团。
所述Ar为含有甲氧基的芳胺基团、芳胺和噻吩基团、或芳胺和咔唑基团，或者Ar为含有甲硫基的芳胺基团。
在本发明的一个优选技术方案中，Ar为式I，或式II，或式III，或式IV，或式V所示基团，该基团中R2为C1～C12烷氧基、C1～C12烷硫基。
Figure BDA0002601845420000022
在本发明的另一个优选技术方案中，Ar为式I-1，或式II-1，或式III-1，或式IV-1，或式V-1所示基团：
Figure BDA0002601845420000031
所述以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料为式PI-1、式PI-2、式PI-3，式PI-4，或式PI-5所示化合物。
Figure BDA0002601845420000032
制备本发明所述以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料的代表性分子的合成路线如下所示：
Figure BDA0002601845420000041
以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料的关键合成步骤：
经关环反应，将3,6-二溴菲醌、对甲氧基苯胺、4-二对甲氧基苯胺基苯甲醛和醋酸铵按摩尔比1:1.2:1:10，在氮气保护条件下加入到反应瓶中，乙酸做溶剂，回流24小时。冷却加大量水，抽滤洗涤，最后经柱层析分离制得二溴代菲并咪唑衍生物VI；VI与Ar的胺基衍生物或Ar的锡试剂或Ar的硼酯衍生物，按摩尔比1:3或1:2.5，在钯催化作用下，氮气保护条件下加入到反应瓶中，甲苯或乙二醇二甲醚做溶剂，加热回流。反应结束冷却加大量水，抽滤洗涤，最后经柱层析分离可制备本发明所述以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料。
本发明所述的以菲并咪唑为母核的有机小分子空穴传输材料可用于制备钙钛矿太阳能电池，可作为正置结构钙钛矿太阳能电池和反置结构钙钛矿太阳能电池的空穴传输层的材料，即固态电解质。
其中，正置钙钛矿太阳能电池装置的结构依次为：ITO导电玻璃、氧化锡电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属对电极。反置结构钙钛矿太阳能电池装置的结构依次为：ITO导电玻璃、空穴传输层、钙钛矿吸光层、PCBM电子传输层以及金属对电极。其中，电极经过减压蒸镀方法获得。该电池有效光照面积为：0.09cm2；测试光源：AM1.5solarsimulator-Oriel 91160-1000(300W)；数据采集：Keithley 2400数字源表。
上述的应用中钙钛矿吸光层的制备方法经过下述步骤：
正置结构钙钛矿电池的钙钛矿吸光层制备方法：FAI(172mg)，PbI2(507.1mg)，MABr(22.4mg)和PbBr2(73.4mg)溶于无水DMF：DMSO(4/1，v/v)的混合溶液，然后将1.5M CsI(DMSO为溶剂)溶液按照体积比为5/95添加到上述混合溶液中。该溶液在60℃下搅拌10min，过滤，然后通过旋涂方法制备，氯苯作为抗溶剂。所有的钙钛矿样品在100℃热退火50分钟得到钙钛矿吸光层。
倒置结构钙钛矿电池的钙钛矿吸光层制备方法：将461mg的碘化铅和159mg的碘甲胺溶于DMF：DMSO(9:1，v/v)的混合溶液中，该混合体系在50℃加热条件下搅拌20分钟，过滤后，经旋涂方法制备钙钛矿前驱液层，再经100℃加热10分钟获得钙钛矿吸光层。
本发明的优点和有益效果：
1、本发明提供的以菲并咪唑为母核的有机小分子空穴传输材料具有路易斯碱的性质，所制备的空穴薄膜能够有效钝化钙钛矿表面，可以钝化钙钛矿和空穴传输层界面，解决空穴传输层与钙钛矿层界面接触不良的问题，有效减少界面电荷复合；咪唑基团自身的双极性电子结构可以实现电荷传输平衡，促进了电池内部电荷的有效提取和传输。另外，菲的刚性结构提高了分子的光热稳定性，保证空穴薄膜的形态稳定性，也可增强了分子间的π-π堆积作用，提高空穴分子的迁移率。
2、本发明所述的以菲并咪唑为母核的芳胺类有机小分子空穴传输材料制备工艺简单，产率较高，易于纯化。该类有机空穴传输材料可通过分子设计进行改性，获得性能优异的光电材料。
3、本发明所述的以菲并咪唑为母核的有机小分子作为空穴传输材料应用于正置结构和反置结构钙钛矿太阳能电池中，均表现优良的光电转换性能。
附图说明
图1为实施例1制备的以菲并咪唑为母核的有机小分子PI-1的差热扫描曲线。
图2为实施例1制备的在沉积(W)和不沉积(W/O)以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-1的钙钛矿层的稳态荧光曲线。
图3为实施例1和实施例6制备的以菲并咪唑为母核的有机小分子PI-1作为空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池的J-V曲线。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步阐述，其目的在于更好地理解本发明的内容。因此，所举之例不限制本发明的保护范围。
实施例1：
以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-1的合成路线：
Figure BDA0002601845420000061
1)二溴代菲并咪唑衍生物VI的合成
反应瓶中加入3,6-二溴菲醌(1010mg,2.74mmol)、对甲氧基苯胺(410mg,3.29mmol)、4-二对甲氧基苯胺基苯甲醛(915.55mg,2.74mmol)和醋酸铵(2120mg,27.48mmol)，乙酸(35ml)做溶剂，在氮气保护条件下回流24小时，加水淬灭，抽滤洗涤，经柱层析分离制得二溴代菲并咪唑衍生物VI粗品，直接投下一步。
2)以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-1的合成
反应瓶中依次加入300mg二溴代菲并咪唑衍生物VI(300mg,0.51mmol)、4,4’-二甲氧基二苯胺(350mg,1.53mmol)、Pd2(dba)3(30mg,0.06mmol)、配体Xphos(31mg,0.12mmol)和碱t-BuONa(245mg,2.04mmol)，20mL无水甲苯做溶剂。所得溶液在氮气保护下回流搅拌12小时。冷却，加水淬灭反应，将粗产品萃取、分液和干燥，减压蒸馏除掉溶剂。最后经柱层析分离制得到黄色固体481mg，即为以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-1，收率为87％。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.18-8.16(d,J＝8Hz,1H),8.03-8.02(m,3H),7.52(s,2H),7.21-7.14(m,7H),7.06-7.04(m,9H),6.99-6-97(d,J＝8Hz,5H)6.90-6.82(m,11H),3.77-3.76(d,J＝2Hz,21H).13CNMR(101MHz,DMSO-d6)δ161.55,157.07,156.50,151.17,147.01,143.16,140.28,140.00,139.34,129.08,128.98,128.25,128.27,127.25,127.08,117.70,117.56,115.63,115.38,115.35,55.73,55.64.HRMS(EIS)cacldforC70H59N5O7(M+H+):1081.4414；found:1081.4414.
图1为以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-1的差热扫描曲线。从图中可以看出，PI-1的玻璃化转化温度为118℃，与明星分子spiro-OMeTAD(125℃)接近，说明PI-1具有良好的热稳定性。
图2为钙钛矿层的稳态荧光曲线，其中(W)指在钙钛矿层表面沉积以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-1，(W/O)指在钙钛矿层表面不沉积以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-1。从图中可以看出，加入PI-1之后，荧光淬灭增强，说明PI-1的加入，可以有效促进激发载流子的提取和传输。
实施例2：
以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-2的合成路线：
Figure BDA0002601845420000071
1)二溴代菲并咪唑衍生物VI的合成同实施例1
2)以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-2的合成
反应瓶中依次加入(314mg,0.4mmol)溴代菲并咪唑衍生物VI、4-硼酸酯-4',4'-二甲氧基三苯胺(437mg,1mmol)、Pd(PPh3)4(89.2mg,0.08mmol)，加入15ml乙二醇二甲醚(DME)做溶剂，在N2气氛下搅拌5分钟。随后，称取碳酸钾415mg，加入3ml水中所得的溶液滴加到混合物中。继续加热回流13小时。加水淬灭，抽滤洗涤，最后经柱层析分离制得321mg以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-2，收率为65.2％。
实施例3：
以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-3的合成路线：
Figure BDA0002601845420000081
1)、二溴代菲并咪唑衍生物VI的合成同实施例1
2)、以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-3的合成
反应瓶中依次加入二溴代菲并咪唑衍生物VI(100mg,0.13mmol)、4,4’-二甲硫基二苯胺(100mg,0.38mmol)、Pd2(dba)3(7mg,0.008mmol)、配体Xphos(8mg,0.0016mmol)和碱t-BuONa(60mg,0.06mmol)，10mL无水甲苯做溶剂。所得溶液在氮气保护下回流搅拌12小时。冷却，加水淬灭反应将粗产品萃取、分液和干燥，减压蒸馏除掉溶剂。最后经柱层析分离制得125mg以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-3，收率为84％。
实施例4：
以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-4的合成路线：
Figure BDA0002601845420000091
1)单溴代二苯胺咔唑衍生物VII的合成：
反应瓶中依次加入3,6-二溴-9-乙基咔唑(300mg,0.85mmol)，4,4’-二甲氧基二苯胺(195mg,0.85mmol)、Pd2(dba)3(15mg,0.017mmol)、配体P(t-Bu)3(7mg,0.034mmol)和碱t-BuONa(164mg,1.70mmol)，10mL无水甲苯做溶剂。所得溶液在氮气保护下回流搅拌12小时。冷却，加水淬灭反应，将粗产品萃取、分液和干燥，减压蒸馏除掉溶剂。最后经柱层析分离制得342mg单溴代二苯胺咔唑衍生物VII，收率为80.5％。
2)单硼酯取代二苯胺咔唑衍生物VIII的合成：
反应瓶中依次加入单溴代二苯胺咔唑衍生物VII(300mg,0.60mmol)，联硼酸频哪醇酯(229mg,0.90mmol)，配体Pd(dppf)Cl2(44mg，0.06mmol)和醋酸钾(176mg，1.80mmol)，氮气保护条件下加入10ml双氧六环溶剂，搅拌加热回流过夜。冷却，加水淬灭反应，将粗产品萃取、分液和干燥，减压蒸馏除掉溶剂，VIII粗品直接投下一步。
3)以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-4的合成：
反应瓶中依次加入二溴代菲并咪唑衍生物VI(314mg,0.4mmol)、单硼酯取代二苯胺咔唑衍生物VIII粗品300mg、Pd(PPh3)4(89.2mg,0.08mmol)，加入15ml乙二醇二甲醚(DME)做溶剂，在N2气氛下搅拌5分钟。随后，称取碳酸钾415mg，加入3ml水中所得的溶液滴加到混合物中。继续加热回流13小时。加水淬灭，抽滤洗涤，最后经柱层析分离制得370mg以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-4，收率为63％。
实施例5：
以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-5的合成路线：
Figure BDA0002601845420000101
1)、二溴代菲并咪唑衍生物VI的合成同实施例1
2)、以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-5的合成
反应瓶中依次加入溴代菲并咪唑衍生物VI(314mg,0.40mmol)、二甲氧基二苯胺噻吩锡试剂(600mg,1.00mmol)、Pd(PPh3)4(89.2mg,0.08mmol)，加入15ml乙二醇二甲醚(DME)做溶剂，在N2气氛下搅拌5分钟。加热回流13小时。加水淬灭，抽滤洗涤，最后经柱层析分离制得390mg以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料PI-5，收率为69.6％。
实施例6：
以菲并咪唑为母核的有机小分子PI-1作为空穴传输材料制作钙钛矿太阳能电池：
正置结构钙钛矿太阳能电池，其电池装置结构依次包括导电玻璃(ITO)、氧化锡电子传输层(SnO2)、钙钛矿吸光层(Perovskite)、空穴传输层(HTMs)、金属对电极(Au)。电池的制备方法为，依次旋涂氧化锡电子传输层、钙钛矿吸光层和实施例1制备的化合物PI-1的溶液(54.17mg/ml，氯苯为溶剂)。
反置结构钙钛矿太阳能电池，其电池装置结构依次包括导电玻璃(ITO)、空穴传输层(HTMs)、钙钛矿吸光层(Perovskite)、电子传输层(PCBM)、空穴阻隔层(BCP)和金属对电极(Ag)。将实施例1-5制备的化合物PI-1用氯苯溶剂溶解配制成5mg/mL的溶液，3500r旋涂在洗净的ITO玻璃导电层上，在100℃下加热10分钟，然后放置室温，然后旋涂钙钛矿层前驱液、电子传输层和减压蒸镀金属对电极。
钙钛矿太阳能电池的性能测试：
在AM1.5-100mW/cm2的光强下进行测试。正置结构钙钛矿电池测试光电流-光电压曲线如图3所示“directed”曲线，其结果为：开路电压(Voc)为1.07mV，短路电流密度(Jsc)为23.62mAcm-2，填充因子(FF)为0.75，光电转换效率为19.14％。反置结构钙钛矿太阳能电池光伏测试光电流-光电压曲线如图3所示“inverted”曲线，其结果为：开路电压(Voc)为1.05mV，短路电流密度(Jsc)为22.66mAcm-2，填充因子(FF)为0.79，光电转换效率为18.84％。其曲线见附图3。
图3可以看出：本发明所制备的以菲并咪唑为母核的有机小分子作为空穴传输材料在正置结构钙钛矿电池和反置结构钙钛矿电池均具有很好的光电转换性能。

Claims (2)

1.一种以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料，其特征是具有如下式(PI)的化学结构：
Figure FDA0003212290220000011
具体为式PI-1、式PI-2、式PI-3，式PI-4，或式PI-5所示化合物，
Figure FDA0003212290220000012
2.权利要求1所述的以菲并咪唑为母核的有机空穴传输材料在制备钙钛矿太阳能电池中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112194630A (zh) * 2020-10-30 2021-01-08 南京林业大学 一种以咪唑衍生物为核的有机空穴传输材料的制备及应用
JP2023060770A (ja) * 2021-10-18 2023-04-28 Ckd株式会社 錫系ペロブスカイト層の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101516856A (zh) * 2006-09-14 2009-08-26 西巴控股有限公司 杂环桥联联苯及其在场致发光装置中的应用
CN104817540A (zh) * 2015-04-24 2015-08-05 华中科技大学 一种菲并咪唑衍生物及其应用
JP2016225486A (ja) * 2015-06-01 2016-12-28 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
CN108570037A (zh) * 2017-03-08 2018-09-25 郑建鸿 咪唑杂菲化合物以及包含其的有机发光二极管
CN110776466A (zh) * 2019-11-04 2020-02-11 东北林业大学 有机荧光材料、荧光薄膜及其在神经毒剂检测中的应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101516856A (zh) * 2006-09-14 2009-08-26 西巴控股有限公司 杂环桥联联苯及其在场致发光装置中的应用
CN104817540A (zh) * 2015-04-24 2015-08-05 华中科技大学 一种菲并咪唑衍生物及其应用
JP2016225486A (ja) * 2015-06-01 2016-12-28 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
CN108570037A (zh) * 2017-03-08 2018-09-25 郑建鸿 咪唑杂菲化合物以及包含其的有机发光二极管
CN110776466A (zh) * 2019-11-04 2020-02-11 东北林业大学 有机荧光材料、荧光薄膜及其在神经毒剂检测中的应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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新型咪唑类有机荧光小分子的合成及其性质研究;邹欢等;《有机化学》;20161231;第36卷;摘要、第1396-1397页 *

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