【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光电，更具体地，涉及一种基于吲哚并[3,2,1-jk]咔唑主体稳定性组装传输材料及其制备方法和钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1、随着全球对清洁能源需求的不断增长，太阳能作为一种可持续、无污染的能源形式，其开发与利用受到了广泛关注。在众多太阳能电池技术中，传统的硅基太阳能电池占据了较大的市场份额，但由于其制备工艺复杂、成本较高等因素，限制了进一步的大规模应用拓展。
2、钙钛矿太阳能电池在近十年间迅速崛起，成为了太阳能电池领域的研究热点。钙钛矿材料具有独特的光电性能，如高的光吸收系数、可调节的带隙以及长的载流子扩散长度等。这些优异特性使得钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在短时间内得到了大幅提升，甚至在某些条件下超越了传统硅基太阳能电池的效率水平，展现出了巨大的应用潜力。
3、尽管钙钛矿太阳能电池取得了显著的进展，但要实现商业化应用，仍面临诸多挑战，其中空穴传输材料的光热稳定性就是一个亟待解决的重要问题。在实际的应用环境中，钙钛矿太阳能电池长时间暴露在光照和热量条件下。对于空穴传输材料而言，光照可能会引发其分子结构的变化，如光致氧化、光致异构等反应，导致材料的电学性能下降；而热量则会加剧分子的热运动，促使材料发生热降解、结晶度改变等现象，同样会削弱其空穴传输能力。这些光热诱导的劣化过程会严重影响钙钛矿太阳能电池的长期稳定性和光电转换效率的持续性，进而限制了其在实际生产生活中的大规模推广应用。因此，深入研究空穴传输材料的光热稳定性，探索提高其稳定性的方法和策略，对于推动钙钛矿太阳能电池技术的发
4、申请内容
5、为克服现有技术存在的至少一个问题，本申请提供了一系列具有高光热稳定性、自组装作用为一体空穴传输材料，讨论了分子之间通过增加官能团改变分子之间的聚集态问题。该一系列分子合成步骤简单，抗稳定光热稳定性强，进一步提高光伏性能和钙钛矿太阳能电池稳定性。此外，将该分子与商业材料ptaa对比，其合成价格远低于ptaa,降低了钙钛矿太阳能电池应用的价格问题。
6、与此同时，本申请也提供了上述基于吲哚并[3,2,1-jk]咔唑主体稳定性组装传输材料的制备方法。
7、另一方面，本申请还提供了包括上述多功能空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池。
8、本申请的再一个目的，在于提供上述钙钛矿太阳能电池的制备方法。
9、为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：
10、一种基于吲哚并[3,2,1-jk]咔唑主体稳定性组装传输材料，所述空穴传输材料的主体为吲哚并 [3,2,1-jk]咔唑，且具有如下式（1）所示结构：
11、；
12、式（1）
13、其中，rx为带有锚定效果的基团，分别独立选自烷基羧酸基团、烷基磷酸基团、苯基磷酸基团、苯基羧酸基团、苯基磺酸基团中的任一种。
14、优选的，本申请中基于吲哚并[3,2,1-jk]咔唑主体稳定性组装传输材料选自以下结构中的一种：
15、；
16、更优选的，所述基于吲哚并[3,2,1-jk]咔唑主体稳定性组装传输材料选自以下结构中的一种：
17、、；
18、本申请还提供了上述基于吲哚并[3,2,1-jk]咔唑主体稳定性组装传输材料的制备方法，具体包括以下步骤：
19、s11.将吲哚并 [3,2,1-jk] 咔唑与3-甲氧基-4-甲氧基羰基苯硼酸在thf溶剂进行suzuki偶联反应得到化合物b:
20、；
21、s12.将步骤s11中得到的化合物b在碱性条件，以thf/乙醇作为溶剂进行水解反应得到具平面刚性自组装的空穴传输材料c：
22、；
23、本申请还提供一种钙钛矿太阳能电池，包括：衬底、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和顶电极，所述空穴传输层采用上述基于吲哚并[3,2,1-jk]咔唑主体稳定性组装传输材料制备得到。
24、优选的，本申请中的钙钛矿太阳能电池中的衬底为氧化锡导电玻璃；所述电子传输层选自tio2、zno、sno2、wo3、富勒烯或富勒烯的衍生物、菲啰啉或菲啰啉衍生物中的一种或多种；所述钙钛矿层选自ch3nh3pbcl3，ch3nh3pbbr3，ch3nh3pbi3，ch3nh3pbcl3-xbrx，ch3nh3pbcl3-xix或ch3nh3pbbr3-xix中的一种或多种；所述顶电极为pt、au、ni、cu、ag、in、ru、pd、rh、ir、os、c和导电聚合物中一种或多种。
25、更优选的，所述电子传输层为富勒烯和菲啰啉衍生物，所述钙钛矿层为ch3nh3pbi3，所述顶电极为ag。
26、本申请还提供了一种上述钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体包括以下步骤：
27、s21. 在衬底导电面一侧制备所述空穴传输层；
28、s22. 在s21所制备的空穴传输层背离所述衬底导电面的一侧制备所述钙钛矿层；
29、s23. 在s22所制备的钙钛矿层背离所述空穴传输层的一侧制备所述电子传输层；
30、s24. 在背离s22所制备的钙钛矿层的一侧制备所述顶电极。
31、优选的，所述步骤s21具体为：将所述空穴传输材料溶于有机溶剂中，配制成浓度为0.01mg/ml～20mg/ml的有机空穴传输材料溶液，然后将所述有机空穴传输材料溶液涂覆在透明导电氧化物衬底上；随后在110℃～120℃退火10min～15min，形成所述空穴传输层。
32、优选的，在所述步骤s21之前还包括步骤s20，所述步骤s20具体为：衬底基体先后用洗涤剂和去离子水擦洗，在烘干后，经过紫外臭氧处理15min～20min。
33、与现有技术相比，本申请的有益效果是：
34、本申请提供的具有抗光热稳定性作用的空穴传输材料，该分子中选用吲哚 [3,2,1-jk] 咔唑和苯甲酸两个共轭体系，且通过苯环桥连，形成了更大的共轭结构。这种大共轭体系使得分子内的电子离域程度增加，电子云分布更加均匀，从而降低了分子的激发态能量，提高了其对光的吸收和利用效率，减少了因光照产生的能量聚集和光化学反应的发生概率，进而增强了分子的光稳定性。同时，共轭体系也有助于分散热量，使分子在受热时能够更均匀地传递和耗散能量，降低局部过热导致的热分解风险，提高热稳定性。
技术实现思路
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1.一种基于吲哚并[3,2,1-JK]咔唑主体稳定性组装传输材料，其特征在于：具有如下式（1）所示结构：
2.根据权利要求1所述的基于吲哚并[3,2,1-JK]咔唑主体稳定性组装传输材料，其特征在于：所述空穴传输材料选自以下结构中的一种：
3.根据权利要求2所述的基于吲哚并[3,2,1-JK]咔唑主体稳定性组装传输材料，其特征在于：所述空穴传输材料选自以下结构中的一种：
4.权利要求3所述基于吲哚并[3,2,1-JK]咔唑主体稳定性组装传输材料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
5.一种钙钛矿太阳能电池，包括：衬底、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和顶电极，其特征在于：所述空穴传输层采用权利要求1~3所述基于吲哚并[3,2,1-JK]咔唑主体稳定性组装传输材料制备得到。
6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述电子传输层为富勒烯和菲啰啉衍生物，所述钙钛矿层为CH3NH3PbI3，所述顶电极为Ag。
8.权利要求5所述
9.根据权利要求8所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S21具体为：将所述空穴传输材料溶于有机溶剂中，配制成浓度为0.01mg/mL～20mg/mL的有机空穴传输材料溶液，然后将所述有机空穴传输材料溶液涂覆在透明导电氧化物衬底上；随后在110℃～120℃退火10min～15min，形成所述空穴传输层。
10.根据权利要求8所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤S21之前还包括步骤S20，所述步骤S20具体为：衬底基体先后用洗涤剂和去离子水擦洗，在烘干后，经过紫外臭氧处理15min～20min。
...【技术特征摘要】
1.一种基于吲哚并[3,2,1-jk]咔唑主体稳定性组装传输材料，其特征在于：具有如下式（1）所示结构：
2.根据权利要求1所述的基于吲哚并[3,2,1-jk]咔唑主体稳定性组装传输材料，其特征在于：所述空穴传输材料选自以下结构中的一种：
3.根据权利要求2所述的基于吲哚并[3,2,1-jk]咔唑主体稳定性组装传输材料，其特征在于：所述空穴传输材料选自以下结构中的一种：
4.权利要求3所述基于吲哚并[3,2,1-jk]咔唑主体稳定性组装传输材料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
5.一种钙钛矿太阳能电池，包括：衬底、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和顶电极，其特征在于：所述空穴传输层采用权利要求1~3所述基于吲哚并[3,2,1-jk]咔唑主体稳定性组装传输材料制备得到。
6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡宁，余仁，梁桢桢，余晨，吴杰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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