【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池，具体涉及一种星型卟啉化合物及其制备方法和应用、有机太阳能电池。
技术介绍
1、有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(pscs)由于具有优异的转换效率，被认为是一种有潜力的低成本技术，能够替代传统能源。有机金属卤化物钙钛矿作为一种新型的溶液处理光吸收材料，由于其在可见光区的宽吸收峰、高吸收系数、高电荷载流子迁移率和长扩散长度，以及在太阳光谱中具有广泛的吸收、优异的电荷载流子迁移率和低电荷复合的特性，受到了越来越多的关注。
2、为了解决液体电解质中钙钛矿存在的问题，空穴钙钛矿型太阳能电池中使用了空穴传输材料(htm)，从而获得了令人印象深刻的功率转换效率。同时，一些聚合物htm已被报道，例如聚三芳胺(ptaa)，在tio2基器件中的能量转换效率(pce)最高为20.2％。与聚合物htm相比，小分子htm具有以下优点：纯化方便，分子结构明确，效率较高。目前，2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴作为htm仍在psc中发挥着重用，尽管已经开发了各种其他有机htm。但2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)在合成上存在困难，阻碍了它在太阳能电池中的应用。此外，spiro-ometad需要掺杂剂/添加剂来实现足够的离子电势，并提高电导率，以实现有效的空穴传输和收集。例如添加剂双三氟甲磺酰亚胺锂(li-tfsi)和磷酸三丁酯(tbp)，由于它们的挥发性、高吸湿性，以及在较高温度下产生严格的形态变形高于80℃，增
3、卟啉及其衍生物因其高效的捕光能力和优异的热稳定性，在染料敏化太阳能电池中作为光敏剂，在体异质结有机太阳能电池中作为供体/受体材料，目前已被广泛研究。卟啉促进了固态条件下的离域共轭和堆积。由于卟啉分子的光物理性质和光化学性质可以通过外围(介观和β-位置)的功能化和金属中心的变化来进行调节，因此卟啉也被作为htm应用于psc中。
4、朱的团队设计了四烷氧基三苯胺取代的卟啉，并在其中附着了锌或铜，用作psc中的htm，pce达到17.78％。但是这种卟啉的纯化是一个复杂的过程，并且由于卟啉的中间位置连接三苯胺基团，溶解性可能会受到影响。空穴传输材料的合成非常困难，面临着许多步骤，这限制了其他空穴传输分子在钙钛矿太阳能电池中的进一步应用。与此相反，卟啉基小分子可以很容易地通过一步或两步合成，效率比其他空穴传输材料更好。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术合成步骤复杂和空穴传输材料效率低的缺陷。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种星型卟啉化合物，所述化合物具有式(i)所示结构：
3、
4、其中，在式(i)中，各个r各自独立地选自c1-c6的烷氧基。
5、优选地，在式(i)中，各个r各自独立地选自c1-c3的烷氧基。
6、优选地，在式(i)中，各个r均为甲氧基。
7、本专利技术第二方面提供一种制备式(i)所示的星型卟啉化合物的方法，该方法包括以下步骤：
8、在保护气氛下，在溶剂、催化剂、碱性物质存在下，将式(i-1)所示化合物、式(i-2)所示化合物进行混合，得到式(i)所示化合物；
9、
10、其中，在式(i)和式(i-2)中，r的定义与第一方面的定义对应相同。
11、优选地，所述式(i-1)所示化合物与式(i-2)所示化合物的用量摩尔比为1：4-10。
12、优选地，所述式(i-1)所示化合物与式(i-2)所示化合物的用量摩尔比为1：5-7。
13、优选地，所述溶剂为甲苯、n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜(dmso)中的至少一种。
14、优选地，相对于1mmol的式(i-1)所示化合物，所述溶剂的用量为100-150ml。
15、优选地，所述碱性物质为叔丁醇钠、正丁醇钠。
16、优选地，相对于1mmol的式(i-1)所示化合物，所述碱性物质15-25mmol。
17、优选地，所述催化剂选自三(二亚苄基丙酮)二钯、四氟硼酸三叔丁基膦、三叔丁基膦中的一种。
18、优选地，所述催化剂为三(二亚苄基丙酮)二钯和四氟硼酸三叔丁基膦；且所述三(二亚苄基丙酮)二钯和四氟硼酸三叔丁基膦的用量摩尔比为1：15-25。
19、优选地，以式(i-1)所示化合物和式(i-2)所示化合物的总用量为1mmol计，所述催化剂的用量为0.5-0.7mmol。
20、优选地，所述混合的条件至少满足：温度为100-120℃，时间为48-72h。
21、本专利技术第三方面提供第一方面所述的星型卟啉化合物在制备有机太阳能电池中作为空穴传输材料的应用。
22、本专利技术的第四方面提供一种有机太阳能电池，该有机太阳能电池包括阳极、空穴传输层、有源层、电子传输层和阴极；所述空穴传输层的材料中含有第一方面所述的星型卟啉化合物。
23、本专利技术提供的化合物以卟啉为核，提供大的共轭平面，且卟啉分子的中心吡咯部分含氮(每个吡咯含有1个氮)，有利于卟啉结构上存在正电荷；同时，端基的附着进一步增强了延伸共轭，有利于内部电荷转移(ict)，有助于空穴传输，提高电子传输效率，使其与钙钛矿材料的能级匹配良好。
24、同时，本专利技术提供的化合物合成方法简单，后处理步骤简单。
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1.一种星型卟啉化合物，其特征在于，所述化合物具有式(I)所示结构：
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，在式(I)中，各个R各自独立地选自C1-C3的烷氧基；
3.一种制备式(I)所示的星型卟啉化合物的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述式(I-1)所示化合物与式(I-2)所示化合物的用量摩尔比为1：4-10；
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述溶剂为甲苯、N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种；
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述碱性物质为叔丁醇钠、正丁醇钠；
7.根据权利要求3-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述催化剂选自三(二亚苄基丙酮)二钯、四氟硼酸三叔丁基膦、三叔丁基膦中的一种；
8.根据权利要求3-7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述混合的条件至少满足：温度为100-120℃，时间为48-72h。
9.权利要求1或2所述的星型卟啉化合物在制备有机太阳能电池中作为
10.一种有机太阳能电池，其特征在于，该有机太阳能电池包括阳极、空穴传输层、有源层、电子传输层和阴极；所述空穴传输层的材料中含有权利要求1或2所述的星型卟啉化合物。
...【技术特征摘要】
1.一种星型卟啉化合物，其特征在于，所述化合物具有式(i)所示结构：
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，在式(i)中，各个r各自独立地选自c1-c3的烷氧基；
3.一种制备式(i)所示的星型卟啉化合物的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述式(i-1)所示化合物与式(i-2)所示化合物的用量摩尔比为1：4-10；
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述溶剂为甲苯、n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种；
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德·比拉尔·艾哈迈德·库雷希，胡恒广，闫冬成，张玉娇，陈永洲，
申请(专利权)人：河北光兴半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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