【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体，特别是涉及一种电子传输材料及其制备方法、应用、太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1、钙钛矿太阳能电池（perovskite solar cells，pvscs）因其制备工艺简单、光电性能优异和光电转换效率（photon-to-electron conversion efficiency，pce）高而受到广泛关注。
2、其中，电子传输层作为钙钛矿太阳能电池的重要组成部分，在提取和运输载流子、阻挡空穴、调节界面能级结构和抑制电荷复合等方面起着关键性的作用。
3、目前，在钙钛矿太阳能电池中，电子传输材料以富勒烯及其衍生物为主，但这类电子传输材料，存在制备成本高、界面粘附力差等问题，阻碍了钙钛矿太阳能电池的商业化进程。
技术实现思路
1、基于此，有必要提供一种电子传输材料及其制备方法、应用、太阳能电池及其制备方法。该电子传输材料具有良好的电子传输性能，且分子稳定性较高。
2、第一方面，提供一种电子传输材料，包括如下结构通式（i）所示化合物中的一种或多种：
3、（i）
4、其中，在通式（i）中，ewg选自氰基、羧基、、、、、、羟基、醛基、卤素和炔基中的任一种；为五元环、六元环或七元环；r1选自氢、酯基、氰基、羧基、酰胺、取代或未取代的c1~c10烷基、取代或未取代的c2~c10杂烷基、取代或未取代的c6~c20芳基和取代或未取代的c4~c15含氮杂芳基中的任一种；r2选自取代或未取代的c1~c10烷基、取代或未取
5、其中，在所述r1和所述r2中，取代时的取代基选自c1~c5烷基、c1~c5烷氧基、卤素、氰基、芳基和烯烃中的任一种。
6、可选地，所述r1选自、、、、、、、、、和中的任一种；其中，n为0~10的整数。
7、可选地，在所述ewg选自或时，所述r2选自、和中的任一种；其中，n为0~10的整数。
8、可选地，在所述ewg选自时，所述r2选自、、、、、、和中的任一种；其中，n为0~10的整数。
9、可选地，所述电子传输材料选自如下化合物中的一种或多种：
10、、、、、、和。
11、第二方面，提供一种如第一方面所述的电子传输材料的制备方法，包括：
12、使式（i-1）和式（ii-2）发生反应，制备所述电子传输材料；
13、其中，所述式（i-1）表示为：，所述式（ii-2）表示为：；
14、其中，在中，ewg选自氰基、羧基、、、、、、羟基、醛基、卤素和炔基中的任一种；为五元环、六元环或七元环；r1选自氢、酯基、氰基、羧基、酰胺、取代或未取代的c1~c10烷基、取代或未取代的c2~c10杂烷基、取代或未取代的c6~c20芳基和取代或未取代的c4~c15含氮杂芳基中的任一种；r2选自取代或未取代的c1~c10烷基、取代或未取代的c2~c10杂烷基、取代或未取代的c6~c20芳基和取代或未取代的c4~c15含氮杂芳基中的任一种；
15、其中，在所述r1和所述r2中，取代时的取代基选自c1~c5烷基、c1~c5烷氧基、卤素、氰基、芳基和烯烃中的任一种。
16、第三方面，提供一种如第一方面所述的电子传输材料在制备光电器件中的应用。
17、第四方面，提供一种太阳能电池，包括：层叠的电子传输层和吸光层，所述电子传输层的材料包括：如第一方面所述的电子传输材料。
18、第五方面，提供一种太阳能电池的制备方法，包括：
19、在基底层上形成层叠的电子传输层和吸光层，所述电子传输层的材料包括：如第一方面所述的电子传输材料。
20、可选地，在基底层上形成层叠的电子传输层和吸光层，包括：
21、在基底层上依次层叠形成电子传输层和吸光层；
22、或者，
23、在基底层上依次层叠形成吸光层和电子传输层。
24、可选地，在基底层上形成电子传输层，包括：
25、将所述电子传输材料溶解，制备所述电子传输材料的溶液；
26、将所述电子传输材料的溶液施加在所述基底层上，形成液膜；
27、对所述液膜进行退火，制备所述电子传输层。
28、可选地，所述溶解所采用的溶剂包括：氯苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯和邻二氯苯中的一种或多种。
29、可选地，所述电子传输材料与所述溶解所采用的溶剂的质量体积比为(3~20) mg:（1~3）ml。
30、与现有技术相比较，本申请具有如下有益效果：
31、该电子传输材料的主体结构为ndi（萘二酰亚胺）；由于ewg选自氰基、羧基、、、、、、羟基、醛基、卤素和炔基中的任一种；r1选自氢、酯基、氰基、羧基、酰胺、取代或未取代的c1~c10烷基、取代或未取代的c2~c10杂烷基、取代或未取代的c6~c20芳基和取代或未取代的c4~c15含氮杂芳基中的任一种；r2选自取代或未取代的c1~c10烷基、取代或未取代的c2~c10杂烷基、取代或未取代的c6~c20芳基和取代或未取代的c4~c15含氮杂芳基中的任一种；因此，一方面，通过在ndi中引入吸电子基团（如ewg），可以对该ndi进行改性，示例地，该吸电子基团的引入可以改变分子中的电子云密度，例如可以扩大分子的电子云分布范围，从而使得分子之间的电子云交叠的程度增大，便于电子在分子之间传输，可以增大电子传输效率和电子迁移率，抑制载流子复合。另一方面，在ndi中引入吸电子基团（如ewg），还能够调节ndi的能带结构，调控界面能级，使其与吸光层如钙钛矿层的价带更加匹配，便于提高其对吸光层中光生电子的提取和传输能力。再一方面，该吸电子基团具有潜在的配位能力，可以增大该电子传输材料与钙钛矿层之间的相互作用，从而可以钝化界面缺陷，抑制非辐射复合损失，提升钙钛矿电池的效率和稳定性。同时，通过在该ndi中引入杂原子，如r1和r2中所包含的s、o、n、p等杂原子，这些杂原子可以与钙钛矿材料进行配位，并能够钝化钙钛矿表面游离的碘空位，从而可以对钙钛矿层进行钝化，另一方面，这些杂原子含有孤对电子，可以与钙钛矿层之间形成氢键，从而可以使得ndi和钙钛矿层接触更紧密和牢固，提升该钙钛矿层的稳定性。
32、另外，通过在该ndi中引入烷基链（如r1和r2可以选自取代或未取代的c1~c10烷基和取代或未取代的c2~c10杂烷基中的任一种）和大位阻基团（如r1和r2可以选自取代或未取代的c6~c20芳基和取代或未取代的c4~c15含氮杂芳基中的任一种）等，还可以对该ndi的溶解性能进行调节，从而可以通过溶液法即可制备均匀且针孔较小的电子传输层，有效地减少钙钛矿层与阴极的直接接触，促进电荷转移。
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1.一种电子传输材料，其特征在于，包括如下结构通式（I）所示化合物中的一种或多种：
2.根据权利要求1所述的电子传输材料，其特征在于，所述R1选自、、、、、、、、、和中的任一种；其中，n为0~10的整数。
3.根据权利要求1所述的电子传输材料，其特征在于，在所述EWG选自或时，所述R2选自、和中的任一种；其中，n为0~10的整数。
4.根据权利要求1所述的电子传输材料，其特征在于，在所述EWG选自时，所述R2选自、、、、、、和中的任一种；其中，n为0~10的整数。
5.根据权利要求1~4任一项所述的电子传输材料，其特征在于，所述电子传输材料选自如下化合物中的一种或多种：
6.一种如权利要求1~5任一项所述的电子传输材料的制备方法，其特征在于，包括：
7.一种如权利要求1~5任一项所述的电子传输材料在制备光电器件中的应用。
8.一种太阳能电池，其特征在于，包括：层叠的电子传输层和吸光层，所述电子传输层的材料包括：如权利要求1~5任一项所述的电子传输材料。
9.一种太阳能电池的制备方法，其
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在基底层上形成层叠的电子传输层和吸光层，包括：
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在基底层上形成电子传输层，包括：
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述溶解所采用的溶剂包括：氯苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯和邻二氯苯中的一种或多种。
13.根据权利要求11或12所述的制备方法，其特征在于，所述电子传输材料与所述溶解所采用的溶剂的质量体积比为(3~20) mg:（1~3）mL。
...【技术特征摘要】
1.一种电子传输材料，其特征在于，包括如下结构通式（i）所示化合物中的一种或多种：
2.根据权利要求1所述的电子传输材料，其特征在于，所述r1选自、、、、、、、、、和中的任一种；其中，n为0~10的整数。
3.根据权利要求1所述的电子传输材料，其特征在于，在所述ewg选自或时，所述r2选自、和中的任一种；其中，n为0~10的整数。
4.根据权利要求1所述的电子传输材料，其特征在于，在所述ewg选自时，所述r2选自、、、、、、和中的任一种；其中，n为0~10的整数。
5.根据权利要求1~4任一项所述的电子传输材料，其特征在于，所述电子传输材料选自如下化合物中的一种或多种：
6.一种如权利要求1~5任一项所述的电子传输材料的制备方法，其特征在于，包括：
7.一种如权利要求1~5任一项所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊慧柯，应昕彤，李兆宁，冯志强，曾海鹏，张学玲，
申请(专利权)人：天合光能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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