【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光伏，具體而言，涉及一種磷酸咔唑類材料、其制備方法及應用。
技術介紹
1、鈣鈦礦太陽能電池(pscs)是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料，通過光生伏特效應將光能直接轉化為電能的裝置。其中，反式結構的pscs在商業應用上表現出極大的潛力。空穴傳輸層是鈣鈦礦太陽能電池的重要組成部分，不斷開發新型的空穴傳輸材料(htms)是制備高效、穩定的鈣鈦礦太陽能電池的關鍵因素。聚合物空穴傳輸材料因具有優異的成膜性和耐溶劑性，適配低成本的印刷打印技術等優勢，在實現大面積反式鈣鈦礦太陽能電池制備方面具有極大的潛力。
2、在反式鈣鈦礦太陽能電池中，空穴傳輸材料作為鈣鈦礦層與透明電極之間重要的傳輸層材料，不僅負責空穴的提取和傳輸、阻擋電子的流動，并且也直接影響著鈣鈦礦的結晶成膜性，對電池性能的提升和實現大面積商業化應用起著決定性的作用。
3、目前，鈣鈦礦太陽能電池中的htms主要分為三類：無機空穴傳輸材料、有機小分子空穴傳輸材料和有機聚合物空穴傳輸材料。小分子htms具有明確的結構和分子量，按照空間結構大致可分為三類：線型結構、螺環結構和星型結構，也可以按照分子結構中包含的不同基團分為二噻吩并吡咯型、三苯胺型、咔唑型、聯芴型、噻吩型等。小分子htms因其合成品種、可調特性、高純度和易于溶液處理等優點，成為鈣鈦礦太陽能電池中最常見的htms類。但是由于小分子htms的固有特性存在缺陷，給pscs的大規模商業化帶來了障礙。
技術實現思路
1、本專利技術的主要
2、為了實現上述目的，根據本專利技術的一個方面，提供了一種磷酸咔唑類材料，具有通式(i)所示結構：
3、其中，a為o或s。
4、根據本專利技術的另一方面，提供了本專利技術上述的磷酸咔唑類材料的制備方法，制備方法在惰性氣體保護下進行，包括以下步驟：步驟s1，將第一鈀催化劑、第一堿混合并溶解于第一溶劑中，進行第一偶聯反應，得到其中a為o或s；步驟s2，將二溴丁烷、取代催化劑、第二堿混合，進行第一親核取代反應，得到步驟s3，將亞磷酸三乙酯混合，進行第二親核取代反應，得到步驟s4，將第二鈀催化劑、第三堿混合并溶解于第二溶劑中，進行第二偶聯反應，得到步驟s5，將三甲基硅基溴和1,4-二氧六環混合，進行水解預反應，得到固體產物；將固體產物溶解于甲醇中并滴加水，進行水解反應，得到
5、
6、進一步地，步驟s1中，第一鈀催化劑包括三(二亞芐基丙酮)二鈀和1,1'-雙(二苯基膦)二茂鐵配體，兩者摩爾比為1:(0.8～1.2)；和/或與的摩爾比為1:(1.0～1.1)；和/或與第一鈀催化劑的摩爾比為1:(0.08～0.12)；和/或第一偶聯反應的反應溫度為100～140℃，反應時間為10～14h。
7、進一步地，步驟s2中，取代催化劑包括四丁基溴化銨；和/或的物質的量與二溴丁烷的體積的比值為(2.5～3.0mmol):20ml；和/或與取代催化劑的摩爾比為1:(0.08～0.12)；和/或第一親核取代反應的反應溫度為60～70℃，反應時間為10～14h。
8、進一步地，步驟s3中，的物質的量與亞磷酸三乙酯的體積的比值為(2.8～3.2mmol):10ml；和/或第二親核取代反應的反應溫度為130～160℃，反應時間為10～14h。
9、進一步地，步驟s4中，第二鈀催化劑包括醋酸鈀和三叔丁基膦配體，兩者摩爾比為1:(0.8～1.2)；和/或與的摩爾比為1:(2.0～2.4)；和/或與第二鈀催化劑的摩爾比為1:(0.08～0.12)；和/或第二偶聯反應的反應溫度為65～85℃，反應時間為6～15h。
10、進一步地，步驟s5中，與三甲基硅基溴的摩爾比為1:(9.5～10.5)；和/或的物質的量與1,4-二氧六環的體積的比值為(1.8～2.2mmol):10ml；和/或水解預反應的溫度為20～30℃，時間為10～14h；水解反應的溫度為20～30℃，時間為10～14h。
11、進一步地，惰性氣體包括氮氣和/或氬氣；和/或第一堿、第二堿和第三堿分別獨立地包括叔丁醇鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀和碳酸鈉的一種或多種；和/或第一溶劑包括甲苯和/或四氫呋喃；和/或第二溶劑包括甲苯和異丙醇，兩者重量比為1:(6～10)。
12、根據本專利技術的另一方面，提供了一種空穴傳輸層，包括本專利技術上述的磷酸咔唑類材料，或者包括使用本專利技術上述的制備方法得到的磷酸咔唑類材料。
13、根據本專利技術的另一方面，提供了一種鈣鈦礦太陽能電池，包括本專利技術上述的空穴傳輸層。
14、應用本專利技術的技術方案，使用磷酸咔唑作為主體結構，其具有在粗糙表面均勻涂覆的能力和高孔洞提取選擇性，以及低界面電子陷阱密度，因此可用作優秀的孔選擇性接觸層。同時，將吡啶基團引入其中，以調整光物理、電化學和光伏性質，顯示出改善的鈣鈦礦前體溶液的表面潤濕性，從而誘導高質量鈣鈦礦薄膜的生長；吡啶中n原子和帶有孤對電子的氨基都可以與鈣鈦礦中未配位的pb2+形成配位鍵離子，有效降鈣鈦礦薄膜中的缺陷密度；引入吡啶基團還可以增強空穴遷移率、改善能級，從而改善界面電荷提取和減少界面voc損失；通過吡啶在界面處產生優異的固有熱/光穩定性和更強的相互作用以釋放界面應力，使得鈣鈦礦太陽能電池的熱性能和運行穩定性得到改善。本專利技術的磷酸咔唑類空穴傳輸材料具有很好的溶解性、成膜性、較高的空穴遷移率以及與鈣鈦礦相匹配的能級，將其作為無摻雜空穴傳輸材料應用于鈣鈦礦太陽能電池中可以獲得較好的光電轉化效率，實現低成本、高性能、穩定、大面積鈣鈦礦太陽能電池應用。
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1.一種磷酸咔唑類材料，其特征在于，具有通式(I)所示結構：
2.權利要求1所述的磷酸咔唑類材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法在惰性氣體保護下進行，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中，
4.根據權利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中，
5.根據權利要求2至4中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中，
6.根據權利要求2至5中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S4中，
7.根據權利要求2至6中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S5中，
8.根據權利要求2至7中任一項所述的制備方法，其特征在于，
9.一種空穴傳輸層，其特征在于，包括權利要求1所述的磷酸咔唑類材料，或者包括使用權利要求2至8中任一項所述的制備方法得到的磷酸咔唑類材料。
10.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，包括權利要求9所述的空穴傳輸層。
【技術特征摘要】
1.一種磷酸咔唑類材料，其特征在于，具有通式(i)所示結構：
2.權利要求1所述的磷酸咔唑類材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法在惰性氣體保護下進行，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中，
4.根據權利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中，
5.根據權利要求2至4中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s3中，
6.根據權利要求2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄒勤，顧誠俊，王俊淦，徐孟雷，楊潔，張昕宇，
申請(專利權)人：晶科能源上饒有限公司，
類型：發明
國別省市：
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