本技术公开了一种吩噻嗪自组装有机小分子空穴传输材料及其应用,其中,吩噻嗪自组装有机小分子空穴传输材料的结构通式如下:其中,R为n为1~5。公开的此类吩噻嗪自组装有机小分子空穴传输材料,基于自组装单分子层设计策略,通过在吩噻嗪分子结构中引入了羧酸锚定基团和不同的桥连单元,实现了对空穴传输材料分子能级的调节和对空穴传输层界面接触的改善。该材料作为非掺杂的空穴传输层应用于钙钛矿太阳能电池器件时,表现出了很好的光电转换效率。尤为重要的是,其合成过程简便、原料来源广泛且价格低廉,使得该材料在实际应用中更具竞争力,有望为钙钛矿太阳能电池的发展带来新的突破。
背景技术
钙钛矿太阳能电池器件因其出色的光电性能取得了令人瞩目的进展,2009年至今,其光电转换效率(PCE)已经超过26%,非常接近晶体硅基太阳能电池,发展潜力巨大。
钙钛矿太阳能电池器件主要由透明导电玻璃、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和导电电极(金属或导电金属氧化物)等组成。太阳能电池器件结构可分为正置结构(n-i-p)和倒置结构(p-i-n),其中倒置型器件有稳定性较佳、迟滞效应小、可低温制备和适用于柔性基底等特点,具有良好的商业化应用前景。空穴传输层是钙钛矿太阳能电池器件的重要组成部分,空穴传输层除了能够实现空穴的提取和传输,它还能够钝化钙钛矿层缺陷并保护钙钛矿层免遭外部环境的水分和氧气的破坏。空穴传输材料根据种类的不同可分为无机类(NiO、CuI、CuSCN等)、有机聚合物类(PTAA、PEDOT:PSS、P3HT等)以及有机小分子类(Spiro-OMeTAD、2PACz等)。相对于无机空穴传输材料,有机空穴传输材料最大的特点是可以通过分子设计修饰实现能级的调节和分子赋能。应用于倒置型器件主流的空穴传输材料是聚合物PTAA和PEDOT:PSS,但它们分别存在价格昂贵、需加入掺杂剂提高材料空穴迁移率和材料本身具有腐蚀性、吸湿性等问题,会破坏钙钛矿层进而影响电池的稳定性,大规模应用受到限制。此外,钙钛矿太阳能电池器件制备过程中所用到的透明导电玻璃在溅射沉积后需经过高温退火处理,表面粗糙度大,难以控制表面成分和功函数,不利于界面处的电荷传输。
实现思路