空穴传输层材料及太阳能电池的制作方法

本申请涉及导电材料，具体地，本申请涉及一种空穴传输层材料及太阳能电池。

背景技术：

1、钙钛矿太阳能电池具有较高的光电转换效率，较低成本的溶液加工潜力等优势，其光电转换效率与晶硅电池的水平日益接近，且钙钛矿太阳能电池的带隙可调，使得其作为构筑叠层太阳能电池的理想结构。

2、在宽带隙的钙钛矿太阳能电池中，高卤素比例易导致相分离和开路电压损失。在钙钛矿太阳能电池中，通常在钙钛矿光吸收层的一侧设置空穴传输层，起到空穴的提取、输运以及电子的阻挡等重要作用，同时空穴传输层对钙钛矿层的质量影响较为显著。目前钙钛矿薄膜的质量有待进一步提升。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了至少部分地解决上述提及的技术问题，本申请提供了一种空穴传输层材料及太阳能电池。

2、根据本申请一个方面的实施例，提供了一种空穴传输层材料，具有如式（i）所示结构的化合物：r1、r2、r3、r4表示单取代基到最大允许取代基，各自独立地选自氢、卤素、氰基、硝基、羟基、取代或未取代的c1～c30烷基、取代或未取代的c3～c12环烷基、取代或未取代的c1～c30烷氧基、取代或未取代的c1～c30硅烷基、取代或未取代的c1~c30烷硫基；r5、r6各自独立地选自卤素、取代或未取代的c1～c30烷基、取代或未取代的c3～c12环烷基、取代或未取代的c1～c30烷氧基、取代或未取代的c1～c30硅烷基、取代或未取代的c1~c30烷硫基、取代或未取代的c6~c30芳基；l1为取代或未取代的c6~c30亚芳基、取代或未取代的c3~c30亚杂芳基、取代或未取代的c1~c30亚烷基、取代或未取代的c1~c30亚烷氧基、取代或未取代的c1~c30亚烷硫基中的任意一种；在上述取代或未取代的基团具有取代基的情况下，取代基选自卤素、羟基、硝基、氨基、c1~c12烷基、c3~c12环烷基、c1~c12烷氧基、c1~c12烷硫基中的一种或者至少两种的组合。

3、式（i）

4、根据本申请的实施例，r1、r2、r3、r4、r5、r6中任意相邻的两个基团之间不成环。

5、根据本申请的实施例，r1、r2、r3、r4各自独立地选自氢、c1~c12烷基、c1~c12烷氧基、c1~c12烷硫基中的任意一种，r5、r6各自独立地选自c1~c12烷基、取代或未取代的c6~c30芳基，在上述取代或未取代的基团具有取代基的情况下，取代基选自c1~c12烷基；l1为c1~c12亚烷基、c1~c12亚烷氧基、c1~c12亚烷硫基、c6~c30亚芳基中的一种。

6、根据本申请的实施例，r1、r2、r3、r4各自独立地选自氢、卤素、甲基、乙基、异丙基、叔丁基，r5、r6各自独立地选自甲基、乙基、异丙基、叔丁基中的任意一种；l1为c1~c12亚烷基或者取代或未取代的c6~c30亚芳基；在上述取代或未取代的基团具有取代基的情况下，取代基选自c1~c12烷基。

7、根据本申请的实施例，r1、r2、r3、r4均为氢；r5、r6同时为甲基。

8、根据本申请的实施例，l1为c1~c12直链亚烷基或者亚苯基。

9、根据本申请的实施例，空穴传输层材料具有如下式（i1）~（i23）所示结构的化合物：

10、式（i1）、式（i2）、

11、式（i3）、式（i4）、

12、式（i5）、式（i6）、

13、式（i7）、式（i8）、

14、式（i9）、式（i10）、

15、式（i11）、式（i12）、

16、式（i13）、式（i14）；

17、式（i15）、式（i16）、

18、式（i17）、式（i18）、

19、式（i19）、式（i20）、

20、式（i21）、式（i22）、

21、式（i23）。

22、根据本申请又一个方面的实施例，提供了一种太阳能电池，包括依次层叠设置的基底、空穴传输层、钙钛矿光吸收层、电子传输层以及电极层，空穴传输层包括如上述的空穴传输层材料。

23、根据本申请的实施例，钙钛矿光吸收层包括钙钛矿材料abx3，a包括铯离子、铷离子、钾离子、甲胺离子、甲脒离子、亚甲二胺离子、苄脒阳离子以及胍阳离子中的一种或者多种；b包括铅离子、锡离子中的一种或者多种；x包括氯离子、溴离子、碘离子中的一种或者多种。

24、根据本申请的实施例，基底为晶硅底电池。

25、根据本申请的实施例，太阳能电池的带隙宽度为1.6~1.8ev。

26、根据本申请实施例所提供的空穴传输层材料，该空穴传输层材料中的式(i)化合物具有苯并茚并咔唑稠环的非对称性主体结构，有利于提高钙钛矿前驱体溶液在空穴传输层上表面的润湿性，促进钙钛矿薄膜的高质量生长另外如此设计的非对称性主体结构显著改善了空穴传输层材料本身的溶解性和成膜性能，能够较好地与钙钛矿光吸收层相互匹配，有利于空穴传输。。通过在咔唑环上进一步稠和其他芳香环，增大分子刚性，使得空穴传输层材料在自组装时可以增加致密度，在后续形成钙钛矿太阳能电池时，减少铅空位和其他缺陷，增强对钙钛矿界面缺陷的钝化作用。

1.一种空穴传输层材料，包括如式（i）所示结构的化合物：

2.根据权利要求1所述的空穴传输层材料，其中，r1、r2、r3、r4、r5、r6中任意相邻的两个基团之间不成环。

3.根据权利要求1所述的空穴传输层材料，其中，r1、r2、r3、r4各自独立地选自氢、c1~c12烷基、c1~c12烷氧基、c1~c12烷硫基中的任意一种，r5、r6各自独立地选自c1~c12烷基、取代或未取代的c6~c30芳基，在上述取代或未取代的基团具有取代基的情况下，所述取代基选自c1~c12烷基；

4.根据权利要求1所述的空穴传输层材料，其中，r1、r2、r3、r4各自独立地选自氢、卤素、甲基、乙基、异丙基、叔丁基，r5、r6各自独立地选自甲基、乙基、异丙基、叔丁基中的任意一种；

5.根据权利要求1所述的空穴传输层材料，其中，r1、r2、r3、r4均为氢，r5、r6同时为甲基。

6.根据权利要求5所述的空穴传输层材料，其中，l1为c1~c12直链亚烷基或者亚苯基。

7.根据权利要求1所述的空穴传输层材料，其中，所述空穴传输层材料具有如下式（i1）~（i23）所示结构的化合物：

8.一种太阳能电池，包括依次层叠设置的基底、空穴传输层、钙钛矿光吸收层、电子传输层以及电极层，其中，所述空穴传输层包括如权利要求1~7中任一项所述的空穴传输层材料。

9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，所述钙钛矿光吸收层包括钙钛矿材料abx3，其中，a包括铯离子、铷离子、钾离子、甲胺离子、甲脒离子、亚甲二胺离子、苄脒阳离子以及胍阳离子中的一种或者多种；b包括铅离子、锡离子中的一种或者多种；x包括氯离子、溴离子、碘离子中的一种或者多种。

10.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，所述基底为晶硅底电池；