CN116284134A - 含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料、合成方法及应用 - Google Patents
含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料、合成方法及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料、合成方法及应用，以苯并噻吩基元为母核，膦酸基元为锚定基团，该自组装空穴传输材料用于作为反式钙钛矿太阳能电池的非掺杂自组装空穴选择材料，具有成本低廉、空穴迁移率高，适用于大规模溶剂加工的效果，可作为反式钙钛矿太阳能电池的非掺杂自组装空穴选择材料。
Description
技术领域
本发明涉及反式钙钛矿太阳能电池新型自组装空穴选择材料领域，特别涉及一种含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料、合成方法及应用。
背景技术
钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)是一种以有机无机杂化金属卤化物半导体作为吸光层的第三代新型太阳能电池，凭借其低成本和高效率的特点吸引了众多科学家和企业的广泛关注。短短十几年，单节钙钛矿太阳能电池的认证光电转换效率(PCE)从3.9％快速提升至25.7％，已经可以与晶硅太阳能电池相媲美。
空穴传输材料(HTMs)是PSCs的重要组成部分，对于电池的效率和稳定性起关键作用。在反式PSCs中，空穴传输材料在很大程度上决定了钙钛矿薄膜的质量，HTMs的选择或设计对器件性能影响尤为重要。目前，高效钙钛矿太阳能电池中应用广泛的经典空穴传输材料是2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)及聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)，此类空穴传输材料具有能级匹配、空穴传输性能优异等优点(Nature2013,499,316；Science 2013,342,344.)。其中，PTAA是目前高效率反式PSCs中较常用的HTMs，但其合成步骤复杂、成本较高；同时，PTAA自身的导电性较差，需要使用P型掺杂剂和添加剂，如2,3,5,6-四氟-7,7’,8,8’-四氰二甲基对苯醌(F4TCNQ)，双三氟甲磺亚胺锂(Li-TFSI)等来提高空穴传输层的导电性。而这些掺杂剂和添加剂的使用不仅降低了电池的稳定性，进一步增加了电池的制作成本，限制了其在工业生产中的实用性。
因此，为推动高效低成本的反式PSCs的大规模商业化，亟需开发廉价易得、高迁移率高的非掺杂空穴传输材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料、合成方法及应用，具有成本低廉、空穴迁移率高，适用于大规模溶剂加工的效果，可作为反式钙钛矿太阳能电池的非掺杂自组装空穴选择材料。
为实现以上目的，本方案提供了一种含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料，该自组装空穴传输材料以苯并噻吩基元为母核，膦酸基元为锚定基团，该自组装空穴传输材料用于作为反式钙钛矿太阳能电池的非掺杂自组装空穴选择材料，化学结构式如下式(I)所示：
其中苯并噻吩基元中芳香基Ar的结构选自结构式(II)-(VII)的一种：
结构式(II)-(VII)中的*处为连接位点。
其中R1独立的选自以下任一种基团：氢、链状烷基、链状烯基、链状炔基、链状烷氧基、环状烷基、环状烯基、环状烷氧基、芳基、杂芳基。
当所述R1为链状烷基时，所述链状烷基选自含有取代基或不含取代基的甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一碳烷基、十二碳烷基、十三碳烷基、十四碳烷基、十五碳烷基、十六碳烷基、十八碳烷基、二十碳烷基、二十三碳烷基或二十四碳烷基。
当所述R1为链状烯基时，所述链状烯基选自含有取代基或不含取代基的乙烯基、丙烯基、丁二烯基、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、壬烯、癸烯、十一碳烯、十二碳烯、十四碳烯、十六碳烯、十七碳烯。
当所述R1为链状炔基时，所述链状炔基选自含有取代基或不含取代基的丙炔基、丁二炔基、戊炔、己炔、庚炔、辛炔、壬炔、癸炔、十一炔、十三炔、十四炔、十五炔、十六炔。
当所述R1为链状烷氧基时，所述链状烷氧基选自含有取代基或不含取代基的C1-C16的烷氧基。
当所述R1为环状烷基时，所述的环状烷基选自含有取代基或不含取代基的环戊基、环己基、环辛基。
当所述R1为环状烯基，所述环状烯基选自含有取代基或不含取代基的环戊烯、环辛烯、环庚三烯、环辛四烯、环十二烯。
当所述R1为环状烷氧基，所述环状烷氧基选自含有取代基或不含取代基的环氧丙烷基、环氧己基、环氧戊基、二氧环戊基、二氧六环基。
当所述R1为杂芳基，所述杂芳基选自含有取代基或不含取代基的噻吩基、呋喃基、吡咯基、吡啶基、喹啉基。
以上氢、链状烷基、链状烯基、链状炔基、链状烷氧基、环状烷基、环状烯基、环状烷氧基、芳基、杂芳基中提及的取代基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、羟基、羧基、巯基、氟原子、氯原子、溴原子、氰基、氨基、醛基或其中的一种。
作为优选方案，本方案的含苯并噻吩基元具有良好的自组装及π-π堆积特性，自组装空穴传输材料的结构如下BT-1～BT-4所示：
第二方面，本方案提供了一种含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料的应用，作为自组装空穴选择材料应用于反式钙钛矿太阳能电池。
反式钙钛矿太阳能电池的结构从下至上依次为基底/SAM/钙钛矿/ETL/电极，所述基底包括但不限于ATO、ITO、FTO、IZO、CIGS、NiOx、SnO2、ZnO、n-Si、p-Si或PET等刚性或者柔性基底的任一种，所述ETL包括但不限于C60、PC61BM、PC71BM、BCP、SnO2或TiO2等单混或多混的有机或无机的任一种；所述电极包括但不限于Au、Ag、Cu或Al等导电材料的任一种，含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料作为反式钙钛矿太阳能电池的SAM层。
本方案的含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料中的苯并噻吩基元具有刚性共轭平面，苯并噻吩基元通过基团进行修饰以调控共轭平面的共轭面积和空间位阻，作为锚定基团的烷基膦酸促进自组装空穴传输材料与反式钙钛矿太阳能电池的基底完全覆盖和键合。
第三方面，本方案提供了一种含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料的合成方法，包括如下步骤：
步骤1：将结构式如式(1)的苯并噻吩类单体和溴乙酰溴进行反应得到结构式如式(2)所示的溴代苯并噻吩类单体；
步骤2：将结构式如式(2)的溴代苯并噻吩类单体经还原反应得到结构式如式(3)所示的溴乙基苯并噻吩类化合物；
步骤3：将结构式如式(3)所示的溴乙基苯并噻吩类化合物与亚磷酸三乙酯反应得到结构式如式(4)所示的苯并噻吩类膦酸酯衍生物；
步骤4：将结构式如式(4)所示的苯并噻吩类膦酸酯衍生物水解得结构式如式(I)所示的含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料；
反应过程如下所示：
优选的，步骤1的反应在惰性气体保护下在反应溶剂中进行。根据反应对水敏感的特点，惰性气体可以选择为氮气或者氩气，反应溶剂选择为超干的二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、四氯化碳、二硫化碳、硝基苯，反应溶剂优选为二氯甲烷。
为了加快反应进度，步骤1的反应在添加反应催化剂的条件下进行，其中反应催化剂选择为无水氯化铝、无水氯化锌、三氯化铁、四氯化钛，反应催化剂优选为催化产率高、廉价易得的无水氯化铝。
优选的，步骤1的反应条件为：反应时间1-24小时，反应温度为0-40℃。优选的，反应时间为2小时。
优选的，步骤2的反应在惰性气体保护下在反应溶剂中进行。惰性气体可以选择为氮气或者氩气，反应溶剂选择为四氢呋喃、二氯甲烷、甲苯，反应溶剂优选为二氯甲烷。
步骤2的反应需要添加还原剂，其中还原剂选择为硼烷四氢呋喃、三乙基硅烷，还原剂优选为三乙基硅烷。
优选的，步骤2的反应条件为：反应时间1-24小时，反应温度为0-40℃。优选的，反应时间为8小时。
优选的，步骤3的反应在惰性气体保护下在反应溶剂中进行。惰性气体可以选择为氮气或者氩气，反应溶剂选择为酯化反应物亚磷酸三乙酯。
优选的，步骤3的反应条件为：反应时间1-24小时，反应温度为80-180℃。优选的，反应时间为10小时。
优选的，步骤4的反应在惰性气体保护下在反应溶剂中进行。惰性气体可以选择为氮气或者氩气，反应溶剂选择为四氢呋喃、1,4-二氧六环、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、正己烷，反应溶剂优选为1,4-二氧六环。
步骤4的反应需要添加水解催化剂和反应淬灭试剂，其中水解催化剂选择为三甲基溴硅烷，所述反应淬灭试剂为甲醇。
优选的，步骤4的反应条件为：反应时间1-48小时，反应温度为0-40℃。优选的，反应时间为20小时。
相较于现有技术，本技术方案具有以下特点和有益效果：
本发明提供了一种基于苯并噻吩膦酸衍生物的自组装空穴选择材料，以具有刚性共轭平面的苯并噻吩基元为母核，赋予分子高的空穴传输性能及空气稳定性；通过对苯并噻吩基元进行修饰，调控共轭基元的共轭面积和空间位阻，从而促进单分子之间的π-π堆积，利于空穴的传输；取代以烷基膦酸为锚定基团，实现自组装空穴选择材料在基底表面的完全覆盖和键合。
本发明采用简化的合成步骤，合成条件温和，底物及催化剂成本低廉，后处理简单，目标产物产率高。将所合成的苯并噻吩的膦酸衍生物BT-1用于反式钙钛矿太阳能电池的自组装空穴选择材料，无需掺杂即可获得>21％的能量转化效率。因此，本发明的苯并噻吩的膦酸衍生物作为反式钙钛矿太阳能电池的自组装空穴选择材料促进了电荷传输，提高了太阳能电池的能量转化效率和稳定性。
附图说明
图1是本发明制备的2a的氢谱和碳谱。
图2为本发明制备的3a的氢谱和碳谱。
图3为本发明制备的4a的氢谱、碳谱和磷谱。
图4为本发明制备的BT-1的氢谱、碳谱和磷谱。
图5为本发明制备钙钛矿太阳能电池器件截面图。
图6为本发明制备的BT-1作为空穴传输材料用于钙镇矿太阳能电池的J-V曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1：BT-1的合成
中间体2a的合成：
向25mL Schlenk反应瓶依次加入化合物1a(3.0mmol)、催化剂无水氯化铝(3.3mmol)，并氩气置换三次，之后向反应瓶注入超干二氯甲烷(8mL)。冰浴下向反应瓶缓慢滴加溴乙酰溴(3.6mmol)，室温条件下搅拌反应6h。TLC监测反应完成，停止反应。二氯甲烷和水洗涤萃取反应体系，合并有机相，旋干得到的粗产物经硅胶柱层析分离，洗脱剂为石油醚和二氯甲烷，分离提纯得产物2a为乳白色粉末(758mg，2.1mmol)，收率为70％。
采用上述方法制备得到的中间体2a的核磁氢谱及碳谱表征如图1所示：1H NMR(600MHz,Chloroform-d)δ8.57(s,1H),8.05(d,J＝8.3Hz,1H),7.98
–7.88(m,3H),7.53–7.44(m,2H),4.53(s,2H).13C NMR(151MHz,
Chloroform-d)δ142.99,132.61,130.32,126.15,125.57,125.35,125.25,124.21,121.62,77.23,30.78。
中间体3a的合成：
向25mL Schlenk反应瓶加入化合物2a(1.0mmol)并氩气置换三次，之后向反应瓶注入超干二氯甲烷(2mL)和三氟乙酸(4mL)。冰浴下向反应瓶缓慢滴加三乙基硅烷(2.1mmol)，室温条件下搅拌反应过夜。TLC监测反应完成，停止反应。向反应体系滴加氢氧化钠冰水溶液，调节反应体系酸碱度至中性。之后用二氯甲烷和水洗涤萃取反应体系，合并有机相，旋干得到的粗产物经硅胶柱层析分离，洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯，分离提纯得产物3a为白色粉末(295mg，0.85mmol)，收率为85％。
采用上述方法制备得到的中间体3a的核磁氢谱及碳谱表征如图2所示：1HNMR(600MHz,Chloroform-d)δ7.92(d,J＝8.0Hz,1H),7.88(d,J＝7.8Hz,1H),7.83(d,J＝8.1Hz,1H),7.77(s,1H),7.46(t,J＝7.4Hz,1H),7.41(t,J＝7.6Hz,1H),7.31(d,J＝8.1Hz,1H),3.65(t,J＝7.6Hz,2H),3.32(t,J＝7.6Hz,2H).13CNMR(151MHz,Chloroform-d)δ142.76,142.24,136.02,133.25,132.01,125.82,125.01,124.93,124.06,123.94,121.65,121.56,39.44,32.90。
中间体4a的合成：
向25mL Schlenk反应瓶加入化合物3a(1.0mmol)并氩气置换三次，之后向反应瓶注入亚磷酸三乙酯(4mL)。160℃下反应10h，TLC监测反应完成，停止反应。反应液直接用真空旋转蒸发仪旋干。旋干得到的粗产物经硅胶柱层析分离，洗脱剂为石油醚和丙酮，分离提纯得产物4a为无色透明油状物(364mg，0.9mmol)，收率为90％。
采用上述方法制备得到的中间体4a的核磁氢谱、碳谱及磷谱表征如图3所示：1HNMR(600MHz,Chloroform-d)δ7.91(d,J＝8.0Hz,1H),7.86(d,J＝7.8Hz,1H),7.80(d,J＝8.1Hz,1H),7.76(s,1H),7.45(t,J＝7.4Hz,1H),7.39(t,J＝7.4Hz,1H),7.30(d,J＝8.1Hz,1H),4.15–4.04(m,4H),3.11–3.06(m,2H),2.17–2.11(m,2H),1.33(t,J＝7.0Hz,6H).13CNMR(151MHz,Chloroform-d)δ142.71,142.15,138.21,133.22,133.09,131.56,125.43,124.92,124.89,124.03,123.22,121.61,121.50,61.65,28.83,28.31,27.39,16.51.31PNMR(243MHz,Chloroform-d)δ30.37。
化合物BT-1的合成：
向25mL Schlenk反应瓶依次加入化合物4a(1.0mmol)并氩气置换三次，之后向反应瓶注入超干1,4-二氧六环(8mL)。室温下向反应瓶缓慢滴加三甲基溴硅烷(1mL)，室温条件下搅拌反应过夜。TLC监测反应完成，停止反应。反应液直接用真空旋转蒸发仪旋干。向得到的固体体系滴加甲醇溶液(10mL)和纯净水(5mL)，反应体系呈白色悬浊液，室温下搅拌过夜。将得到的白色悬浊液进行常压过滤，并用纯净水对白色固体进行清洗及干燥，得化合物BT-1为白色粉末(314mg，0.9mmol)，收率为90％。
采用上述方法制备得到的化合物BT-1的核磁氢谱、碳谱及磷谱表征如图4所示：1HNMR(600MHz,DMSO-d6)δ8.14(d,J＝7.9Hz,1H),8.02(d,J＝7.0Hz,2H),7.95(d,J＝8.1Hz,1H),7.52(t,J＝7.4Hz,1H),7.48(t,J＝7.5Hz,1H),7.41(d,J＝8.1Hz,1H),2.99–2.94(m,2H),1.97–1.91(m,2H).13C NMR(151MHz,DMSO-d6)δ141.44,139.08,132.94,132.49,132.28,126.02,125.35,125.25,124.40,124.23,123.32,121.52,120.70,30.02,29.13,28.69.31P NMR(243MHz,DMSO-d6)δ29.43.HRMS(ESI)Calcd.for C16H13O3PS2([M+H]+):349.0122,found 349.0117。
实施例2:BT-2的合成
中间体2b的合成：
向25mL Schlenk反应瓶依次加入化合物1b(3.0mmol)、催化剂无水氯化铝(3.3mmol)，并氩气置换三次，之后向反应瓶注入超干二氯甲烷(8mL)。冰浴下向反应瓶缓慢滴加溴乙酰溴(3.6mmol)，室温条件下搅拌反应6h。TLC监测反应完成，停止反应。二氯甲烷和水洗涤萃取反应体系，合并有机相，旋干得到的粗产物经硅胶柱层析分离，洗脱剂为石油醚和二氯甲烷，分离提纯得产物2b为乳白色粉末(325mg，0.9mmol)，收率为30％。
中间体3b的合成：
向25mL Schlenk反应瓶加入化合物2b(1.0mmol)并氩气置换三次，之后向反应瓶注入超干二氯甲烷(2mL)和三氟乙酸(4mL)。冰浴下向反应瓶缓慢滴加三乙基硅烷(2.1mmol)，室温条件下搅拌反应过夜。TLC监测反应完成，停止反应。向反应体系滴加氢氧化钠冰水溶液，调节反应体系酸碱度至中性。之后用二氯甲烷和水洗涤萃取反应体系，合并有机相，旋干得到的粗产物经硅胶柱层析分离，洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯，分离提纯得产物3b为白色粉末(278mg，0.80mmol)，收率为80％。
中间体4b的合成：
向25mL Schlenk反应瓶加入化合物3b(1.0mmol)并氩气置换三次，之后向反应瓶注入亚磷酸三乙酯(4mL)。160℃下反应10h，TLC监测反应完成，停止反应。反应液直接用真空旋转蒸发仪旋干。旋干得到的粗产物经硅胶柱层析分离，洗脱剂为石油醚和丙酮，分离提纯得产物4b为无色透明油状物(364mg，0.9mmol)，收率为90％。
化合物BT-2的合成：
向25mL Schlenk反应瓶依次加入化合物4b(1.0mmol)并氩气置换三次，之后向反应瓶注入超干1,4-二氧六环(8mL)。室温下向反应瓶缓慢滴加三甲基溴硅烷(1mL)，室温条件下搅拌反应过夜。TLC监测反应完成，停止反应。反应液直接用真空旋转蒸发仪旋干。向得到的固体体系滴加甲醇溶液(10mL)和纯净水(5mL)，反应体系呈白色悬浊液，室温下搅拌过夜。将得到的白色悬浊液进行常压过滤，并用纯净水对白色固体进行清洗及干燥，得化合物BT-2为白色粉末(314mg，0.9mmol)，收率为90％。
采用上述方法制备得到的化合物BT-1的核磁氢谱、碳谱及磷谱表征如图4所示：1HNMR(600MHz,DMSO-d6)δ8.14(d,J＝8.0Hz,1H),8.06(d,J＝7.8Hz,1H),8.00(d,J＝7.9Hz,1H),7.54(t,J＝7.5Hz,1H),7.49(t,J＝7.6Hz,1H),7.42(t,J＝7.7Hz,1H),7.37(d,J＝7.3Hz,1H),3.28–3.23(m,2H),2.01–1.95(m,2H).13C NMR(151MHz,DMSO-d6)δ142.52,132.86,131.87,126.36,125.95,125.36,124.56,122.96,122.11,29.93,29.04,28.09.31PNMR(243MHz,DMSO-d6)δ23.90.实施例3：
以实施例1制得的BT-1作为自组装空穴选择材料制备反式钙钛矿太阳能电池，如图5所示，其结构为玻璃/ITO/SAM/钙钛矿/C60/BCP/Ag。将ITO导电玻璃依次用玻璃清洗剂、丙酮和异丙醇超声清洗30min。用氮气枪将ITO玻璃吹干净后，等离子体清洗15min。以实施例1得到的BT-1作为空穴选择接触层，制成溶液浓度为0.6mg mL-1的乙醇/N-N-二甲基甲酰胺溶液(体积比为4：1)，吸取80μL的BT-1溶液于ITO玻璃上，3000rpm旋转30s，130℃热退火处理20min。接下来，将1.7M的Cs0.05MA0.05FA0.9PbI2.95Br0.05钙钛矿溶液旋涂到BT-1表面，110℃热退火处理20min。冷却之后，在钙钛矿薄膜表面分别蒸镀40nm C60和6nm BCP。最后，真空热蒸镀120nm的Ag作为顶电极，从而完成反式钙钛矿太阳能电池器件的制备，器件的有效面积为0.095cm2。使用氙灯太阳光模拟器，测试光源强度为AM 1.5G(100mW cm-2)，对反式钙钛矿太阳能电池器件的开路电压、短路电流和填充因子进行测试。
基于实施例1中制得的BT-1，按照上述的方法制备并表征反式钙钛矿太阳能电池器件。其电池器件性能的电流-电压(J-V)特性曲线见图6，其中正扫开路电压(Voc)为1.149V，短路电流密度Jsc为23.00mA cm-2，填充因子FF为0.805，光电转化效率为21.27％；反扫开路电压为1.144V，短路电流密度Jsc为23.22mA cm-2，填充因子FF为0.788，光电转化效率为20.93％。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料，其特征在于，以苯并噻吩基元为母核，膦酸基元为锚定基团，该自组装空穴传输材料用于作为反式钙钛矿太阳能电池的非掺杂自组装空穴选择材料，化学结构式如下式(I)所示：
2.根据权利要求1所述的含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料，其特征在于，苯并噻吩基元中芳香基Ar的结构选自结构式(II)-(VII)的一种：
其中结构式(II)-(VII)中的*处为连接位点。
3.根据权利要求1所述的含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料，其特征在于，R1独立的选自以下任一种基团：氢、链状烷基、链状烯基、链状炔基、链状烷氧基、环状烷基、环状烯基、环状烷氧基、芳基、杂芳基。
4.根据权利要求3所述的含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料，其特征在于，氢、链状烷基、链状烯基、链状炔基、链状烷氧基、环状烷基、环状烯基、环状烷氧基、芳基、杂芳基中提及的取代基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、羟基、羧基、巯基、氟原子、氯原子、溴原子、氰基、氨基、醛基或其中的一种。
5.根据权利要求1所述的含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料，其特征在于，含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料的化学结构式如下BT-1～BT-4所示:
6.一种含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料的应用，其特征在于，作为自组装空穴选择材料应用于反式钙钛矿太阳能电池。
7.根据权利要求6所述的含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料的应用，其特征在于，含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料作为反式钙钛矿太阳能电池的SAM层。
8.根据权利要求6所述的含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料的应用，其特征在于，苯并噻吩基元具有刚性共轭平面，苯并噻吩基元通过基团进行修饰以调控共轭平面的共轭面积和空间位阻，作为锚定基团的烷基膦酸促进自组装空穴传输材料与反式钙钛矿太阳能电池的基底完全覆盖和键合。
9.一种含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将结构式如式(1)的苯并噻吩类单体和溴乙酰溴进行反应得到结构式如式(2)所示的溴代苯并噻吩类单体；
步骤2：将结构式如式(2)的溴代苯并噻吩类单体经还原反应得到结构式如式(3)所示的溴乙基苯并噻吩类化合物；
步骤3：将结构式如式(3)所示的溴乙基苯并噻吩类化合物与亚磷酸三乙酯反应得到结构式如式(4)所示的苯并噻吩类膦酸酯衍生物；
步骤4：将结构式如式(4)所示的苯并噻吩类膦酸酯衍生物水解得结构式如式(I)所示的含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料；
反应过程如下所示：
10.根据权利要求9所述的含苯并噻吩基元的自组装空穴传输材料的合成方法，其特征在于，步骤1的反应在添加反应催化剂的条件下进行，步骤2的反应添加还原剂，步骤4的反应添加水解催化剂和反应淬灭试剂。
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