【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电材料，涉及一种星状自组装空穴传输层材料、制备方法及其应用。
技术介绍
1、国家相继出台了相关政策，这些政策的实施将有效推动全球清洁能源的发展，为各国实现碳中和目标提供了可借鉴的经验。通过多边合作与技术创新，中国积极推动全球可持续发展，这不仅符合国家利益，还将对全球气候治理产生深远的影响。
2、为加快实现碳中和和碳达峰的目标，科研工作者将重点聚焦于电力行业的转型与减排。作为全球二氧化碳排放的主要来源之一，电力行业的碳排放量约占全球化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放总量的三分之一以上，而在中国，电力部门的二氧化碳排放量更是占到全国总排放量的40％以上。为了实现碳达峰和碳中和的双重目标，电力行业的转型至关重要，而光伏发电、风力发电等清洁能源技术的发展已成为必然趋势。
3、在太阳能电池领域，钙钛矿太阳能电池的研究与应用在实现全球碳达峰与碳中和目标中具有重要的战略意义。相比于传统的硅基太阳能电池，钙钛矿太阳能电池展示了显著的优势，包括更高的光电转换效率(pce)和较低的制造成本。这种新型电池技术的高光电转换效率和低生产成本不仅提升了太阳能发电的经济性，还为其大规模推广提供了可行性。特别地，具有倒置结构的钙钛矿太阳能电池因其具有竞争力的光电转换效率、良好的稳定性以及与串联太阳能电池的兼容性，被认为是这种新兴光伏技术的主流商业化路线之一。当前，得益于空穴选择层和钝化策略的进展，这类电池的光电转换效率已超过25％。尤其是基于自组装空穴传输层(htl)材料的高效倒置钙钛矿太阳能电池，因其具有适宜的能级匹配和较
4、然而，常用的自组装膜在基底上的不均匀分布以及对钙钛矿前体的表面润湿性较差，导致在自组装空穴传输层材料上直接沉积高质量钙钛矿薄膜面临挑战。这些问题不仅降低了制造产率，还可能在钙钛矿层与空穴传输层的界面处引发不期望的界面损耗，特别是在制造大面积器件时尤为显著。为推动有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池技术的进一步发展，提升器件的效率和稳定性，开发新型高效的空穴传输材料显得尤为关键。这些材料的改进将有助于克服现有技术中的缺陷，提高钙钛矿太阳能电池的整体性能，并推动其在全球范围内的广泛应用。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种星状自组装空穴传输层材料、制备方法及其应用，以克服现有技术的不足。
2、本专利技术的一个目的通过以下技术方案来实现：
3、一种星状自组装空穴传输层材料，包括具有通式(1)所示结构的星状有机化合物：
4、
5、式(1)中，ar为包括芳香性基团的结构；linker为包括c1-c10直链烷基、苯基、联苯基中的一种或多种的结构。
6、优选地，所述ar为通式(2)所示结构中的一种：
7、
8、文中出现的代表连接端。
9、优选地，所述linker为通式(3)所示结构中的一种：
10、
11、其中，n、a、b、x、y独自地为0～9中的自然数。
12、本专利技术的第二个目的通过以下技术方案来实现：
13、一种星状自组装空穴传输层材料的制备方法，包括以下步骤：
14、s1、在惰性气体保护下，将10-卤素-7(h)-苯[c]并咔唑溶于有机溶剂中，再加入带卤素端基的linker(x-linker-x)，在催化剂及碱性环境下加热回流反应，经萃取、柱层析后得到固体产物；
15、s2、将步骤s1的产物与亚磷酸三乙酯混合，在惰性气体保护下，加热回流进行arbuzal反应，柱层析后得到带有磷酸酯基团的苯并咔唑衍生物；
16、s3、在惰性气体保护下，将带有磷酸酯基团的苯并咔唑衍生物溶于有机溶剂中，然后加入被3个三甲基锡取代的ar单体或被3个硼酸酯取代的ar单体，在金属催化剂的作用下进行偶联反应，经萃取、柱层析后得到产物；
17、s4、在惰性气体保护下，将步骤s3的产物溶于溶剂中，加入三甲基溴硅烷反应，随后用醇类进行淬灭，并用不良溶剂沉淀，析出的产物抽滤烘干即为星状自组装空穴传输层材料。
18、步骤s1、s2的反应方程式如下：
19、
20、x为卤族元素，优选为br、cl或f。
21、步骤s3、s4的反应方程式如下：
22、
23、在所述制备方法的步骤s1中，有机溶剂优选为n，n-二甲基甲酰胺(dmf)、四氢呋喃(thf)、甲苯(tol)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)等中的一种或多种。催化剂包括相转移催化剂，进一步优选，催化剂包括相转移催化剂和金属催化剂。所述相转移催化剂优选为四丁基溴化铵(tbab)、苄基三乙基氯化铵(tebac)、十六烷基三甲基溴化铵(htmab)等中的一种或多种；所述金属催化剂优选为醋酸钯、四三苯基膦钯、二(三叔丁基膦)钯、三(二亚苄基丙酮)二钯、甲磺酸(2-二环己基膦-2'，4'，6'-三异丙基-1，1'-联苯基)(2'-氨基-1，1'-联苯-2-基)钯(xphos-pd-g3)等中的一种或多种。碱性环境优选地通过加入碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铯、三乙胺等中的一种或多种来实现。10-卤素-7(h)-苯[c]并咔唑与带卤族元素端基的linker的摩尔比优选为1:5～30。催化剂与10-卤素-7(h)-苯[c]并咔唑的摩尔比优选为1～3:1。加热回流反应温度优选为60～100℃，反应时间优选为3～24h。
24、在所述制备方法的步骤s2中，步骤s1的产物与亚磷酸三乙酯的摩尔比优选为1:5～25。加热回流的温度优选为140～200℃，时间优选为5～48h。进一步优选，步骤s2在金属催化剂下进行arbuzal反应。
25、在所述制备方法的步骤s3中，被3个三甲基锡取代的ar单体或被3个硼酸酯取代的ar单体与带有磷酸酯基团的苯并咔唑衍生物的摩尔比优选为1:3～4。偶联反应在加热回流下反应，加热温度优选为80～130℃，反应时间优选为2～40h。
26、在所述制备方法的步骤s4中，步骤s3的产物与三甲基溴硅烷的摩尔比优选为1:5～30。溶剂优选为二氯甲烷、二氧六环、二甲基亚砜(dmso)等中的一种或多种。反应优选为在10～40℃下进行，反应时间优选为5～40h。
27、文中的惰性气氛包括氮气、氩气中的一种或多种。
28、本专利技术的第三个目的通过以下技术方案来实现：
29、一种星状自组装空穴传输层材料在制备光电功能器件中的应用，所述光电功能器件为有机太阳能电池或钙钛矿太阳能电池。
30、优选地，光电功能器件的空穴传输层包括所述星状自组装空穴传输层材料。
31、优选地，当光电功能器件为有机太阳能电池，器件结构包括阴极层、电子传输层、光活性层、空穴传输层和阳极层，所述空穴传输层包括所述星状自组装空穴传输层材料。
32、优选地，当光电功能器件为钙钛矿太阳能电池，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种星状自组装空穴传输层材料，其特征在于，包括具有通式(1)所示结构的星状有机化合物：
2.根据权利要求1所述的一种星状自组装空穴传输层材料，其特征在于，所述Ar为通式(2)所示结构中的一种：
3.根据权利要求1所述的一种星状自组装空穴传输层材料，其特征在于，所述linker为通式(3)所示结构中的一种：
4.如权利要求1所述的一种星状自组装空穴传输层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，被3个三甲基锡取代的Ar单体或被3个硼酸酯取代的Ar单体与带有磷酸酯基团的苯并咔唑衍生物的摩尔比为1:3～4；
8.如权利要求1所述的一种星状自组装空穴传输层材料在制备光电功能器件中的应用，其特征在于，所述光电功能器件为有机太阳能电池或钙钛矿太阳能电池。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，光电功能器件为有机太
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，光电功能器件为钙钛矿太阳能电池，器件结构包括阴极层、空穴阻挡层、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和阳极层，所述空穴传输层包括所述星状自组装空穴传输层材料。
...【技术特征摘要】
1.一种星状自组装空穴传输层材料，其特征在于，包括具有通式(1)所示结构的星状有机化合物：
2.根据权利要求1所述的一种星状自组装空穴传输层材料，其特征在于，所述ar为通式(2)所示结构中的一种：
3.根据权利要求1所述的一种星状自组装空穴传输层材料，其特征在于，所述linker为通式(3)所示结构中的一种：
4.如权利要求1所述的一种星状自组装空穴传输层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，被3个三甲基锡...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴杰，葛子义，杨道宾，刘幸海，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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