【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钙钛矿太阳能电池领域，涉及一种基于噻吩并[3,2-b]吲哚的空穴传输材料及其合成方法。
技术介绍
1、有机钙钛矿太阳能电池(psc)具有独特的光学和电学性能，是下一代光伏的重要研究热点，在短短几年内，psc的功率转换效率(pce)从3.8％显著提高到超过25.7％。尽管pce得到了提高，但此类psc的商业化道路因其有限的设备稳定性而受阻。
2、通常，性能最好的传统psc由电子选择层、n型介孔金属氧化物支架、钙钛矿层、p型空穴传输材料(htm)和金属电极组成。小分子htms的性能与中心核的结构密切相关，这会显著影响htm层的空穴载流子迁移率。值得注意的是，强大的分子间p–p堆叠已被证明是提高空穴载流子迁移率的关键。研究表明，富含电子的稠杂环，如咔唑，不仅有利于p–p堆积，而且有利于空穴提取。
3、噻吩并[3,2-b]吲哚作为其中心核具有p–p堆叠结构，且由于其强大的给电子能力和共面性，有利于钙钛矿太阳能电池中的空穴提取。目前，噻吩并[3,2-b]吲哚主要应用于染料敏化太阳能电池(dssc)以及介孔二氧化钛薄膜敏化剂中，还作为结构支链应用于太阳能电池中，然而其热稳定性较低，其材料分解温度仅为300-350℃(zhou x,lu j,huang h,et al.thieno[3,2-b]indole(ti)bridged a-π-d-π-asmall molecules:synthesis,characterizations and organic solar cell applications[
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于噻吩并[3,2-b]吲哚的空穴传输材料及其合成方法，该空穴传输材料具有高热稳定性，可用于钙钛矿太阳能电池中。
2、实现本专利技术目的的技术方案如下：
3、基于噻吩并[3,2-b]吲哚的空穴传输材料，结构式为：
4、
5、
6、
7、
8、基于噻吩并[3,2-b]吲哚的空穴传输材料的合成方法，包括如下步骤：
9、(1)氮气保护下，1,4-二溴-2-硝基苯与2-三丁基甲锡烷基噻吩在四三苯基膦钯(pd(pph3)4)的催化下，在100～110℃发生still偶联反应，生成2-(4-溴-2-硝基苯基)噻吩，
10、
11、(2)以氯苯为溶剂，2-(4-溴-2-硝基苯基)噻吩在三苯基膦(pph3)的催化作用下，在135～145℃下反应生成6-溴-4h-噻吩并[3,2-b]吲哚，
12、
13、(3)以n,n-二甲基甲酰胺(dmf)为溶剂，6-溴-4h-噻吩并[3,2-b]吲哚与溴代异辛烷在氢化钠的作用下，在35～45℃下反应生成6-溴-4-(2-乙基己基)-4h-噻吩并[3,2-b]吲哚，
14、
15、或以dmf为溶剂，6-溴-4h-噻吩并[3,2-b]吲哚与十二烷基溴在氢化钠的作用下，在35～45℃下反应生成6-溴-4-十二烷基-4h-噻吩[3,2-b]吲哚，
16、
17、或在乙二醇二甲醚(dme)及氢氧化钾水溶液中，6-溴-4h-噻吩并[3,2-b]吲哚与对碘苯甲醚、碘化亚铜及1,10-菲罗啉，在90～95℃下反应生成6-溴-4-(4-甲氧基苯基)-4h-噻吩并[3,2-b]吲哚，
18、
19、或在dme及氢氧化钾水溶液中，6-溴-4h-噻吩并[3,2-b]吲哚、4-碘-n,n-双(4-甲氧基苯基)苯胺、碘化亚铜及1,10-菲罗啉，在90～95℃下反应生成4-(6-溴-4h-噻吩并[3,2-b]吲哚-4-基)-n,n-双(4-甲氧基苯基)苯胺，
20、
21、(4)以四氢呋喃为溶剂，步骤(3)中的产物和n-溴代丁二酰亚胺在0℃下反应生成中间体，
22、
23、
24、(5)在四氢呋喃和碳酸钠水溶液下，中间体和4-硼酸酯-4',4'-二甲氧基三苯胺在四三苯基膦钯的催化下，在75～80℃下反应生成目标产物，
25、
26、进一步的，步骤(1)中，4-二溴-2-硝基苯与2-三丁基甲锡烷基噻吩的摩尔比为1:0.9。
27、进一步的，步骤(2)中，2-(4-溴-2-硝基苯基)噻吩与三苯基膦的摩尔比为1：5。
28、进一步的，步骤(3)中，乙二醇二甲醚和水的体积比为1：2。
29、进一步的，步骤(5)中，四氢呋喃和水的体积比为1：1。
30、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
31、(1)本专利技术合成方法简单，合成的基于噻吩并[3,2-b]吲哚核、4-甲氧基-n-(4-甲氧苯基)-n-苯基苯胺为端基的化合物具有较高的玻璃化温度(90～100℃)，较高的热稳定性，较高的热分解温度(400～450℃)，较高的homo能级(-5.11～5.00ev)，其作为钙空穴传输材料应用于钙钛矿太阳能电池中，能够提高太阳能电池中的空穴传输迁移率，进而提高器件稳定性；
32、(2)本专利技术将中心核分子噻吩并[3,2-b]吲哚核作为模块应用在钙钛矿太阳能电池空穴传输材料，引入不同的碳支链、甲氧基苯胺及4-甲氧基-n-(4-甲氧苯基)-n-苯基苯胺，不同基团的引入可有效改善分子的能级和空穴迁移率，使得材料能够具有更好的空穴传输能力，改善器件性能，提高光电转化效率，提高器件稳定性。
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1.基于噻吩并[3,2-b]吲哚的空穴传输材料，其特征在于，结构式为：
2.根据权利要求1所述的基于噻吩并[3,2-b]吲哚的空穴传输材料的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，4-二溴-2-硝基苯与2-三丁基甲锡烷基噻吩的摩尔比为1:0.9。
4.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，2-(4-溴-2-硝基苯基)噻吩与三苯基膦的摩尔比为1：5。
5.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤(3)中，乙二醇二甲醚和水的体积比为1：2。
6.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤(5)中，四氢呋喃和水的体积比为1：1。
7.根据权利要求1所述的基于噻吩并[3,2-b]吲哚的空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用。
【技术特征摘要】
1.基于噻吩并[3,2-b]吲哚的空穴传输材料，其特征在于，结构式为：
2.根据权利要求1所述的基于噻吩并[3,2-b]吲哚的空穴传输材料的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，4-二溴-2-硝基苯与2-三丁基甲锡烷基噻吩的摩尔比为1:0.9。
4.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤...
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