螺[芴-9,9-氧杂蒽]类空穴传输材料

一种螺[芴9,9氧杂蒽]类空穴传输材料及其应用,所述材料是以螺[芴9,9氧杂蒽]为核壳结构的芳胺类化合物,该所述合物中含有1个以上的N核结构单元,相邻的两个N核结构单元通过连接基团相连,所述的N核结构单元符合通式F:Rx,Ry和Rz是取代基或连接基团.本发明所述的材料为多螺[芴9,9氧杂蒽]为核壳结构的芳胺类化合物.相对于现有同类产品,具有更高的玻璃转化温度和热分解温度;具有更高的氧化还原电位;具有更高的空穴迁移率和导电率;在钙钛矿太阳能电池和其他的有机电子器件领域有巨大的应用价值和广阔的应用前景.

以螺芴氧杂蒽(SFX)为中心核的空穴传输材料

近10年,第三代光电能源转换技术钙钛矿太阳能电池(PSCs)正迅速崛起.基于有机–无机杂化钙钛矿材料的本征半导体特性以及PSCs平面多层器件架构特点,采用有机小分子空穴传输材料(HTMs)作为PSCs的p-型层,不仅实现了PSCs器件的全固态化,且大幅提升了器件效率及稳定性.以当前通用的标准空穴传输材料spiro-OMeTAD(2,2′,7,7′–四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9′–螺二芴)为模板,研究人员开展了众多结构剖析和改进工作.随着HTMs分子设计以及合成方法学的进展,近5年来,一系列低成本、高性能的类SBF螺芳基单元逐渐兴起,并迅速进入空穴传输材料领域,如:螺[芴-9,9′–氧杂蒽]、螺吖啶、螺硫杂蒽等.螺芳基核结构的日益丰富,大大拓展了HTMs分子的设计空间,从而推动了PSCs效率和稳定性的不断提升.

螺[芴-9,9′-氧杂蒽]基空穴传输材料

螺[芴-9,9-氧杂蒽](spiro[fluorene-9,9′-xhaithene],SFX)的结构及合成与SBF于1930年一同被报道。从反应性来看,SFX 氧杂蒽侧可供修饰位置比SBF更活泼和丰富,有利于相关材料的结构衍生化.SFX单元在近 10年得到学界和产业界的广泛关注;尤其在空穴传输材料研究领域,众多高性能 SFX基分子不断涌现,结构、性能和成本方面的优势不断被发掘出来.

基于SFX的结构和性质特点,由该类核衍生的空穴传输材料在近期得以快速发展,部分高性能材料的分子以及相应器件性能总结于表2中

以螺芴氧杂蒽(SFX)为中心核的空穴传输材料

mp-SFX-3PA 

mp-SFX-2PA

mm-SFX-3PA

mm-SFX-2PA

HTM-FX

HTM-F

HTM-X

HTM-X′

HTM-FX′

X59

BTPA-4 

BTPA-5

BTPA-6 

SFX-OMeTAD 

SFXDAnCBZ 

Y1 

Y2 

Y3

X55 

SFX-DTF1 

SFX-DTF2 

X26 

X36

SFX-TPAM

SFX-TPA

X60

spiro-p,o-OMe 

spiro-Me

spiro-SMe 

spiro-FOMe

spiro-H

spiro-IA

XDB 

XOP

XMP 

XPP  

X61 a

X62 a 

2mF-X59  

SFX-o-2F 

SFX-m-2F

SFX-p-2F