本申請涉及鈣鈦礦太陽能電池，尤其涉及一種有機化合物、電子傳輸材料、電子傳輸薄膜、鈣鈦礦太陽能電池和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、這里的陳述僅提供與本申請有關(guān)的背景信息，而不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

2、在鈣鈦礦太陽能電池中，電子的傳輸能力對電池的光電轉(zhuǎn)化效率具有較為重要的影響。然而傳統(tǒng)的電子傳輸材料應(yīng)用到鈣鈦礦太陽能電池中時，電子的傳輸能力欠佳。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┮环N有機化合物，其特征在于，具有式(1)所示的結(jié)構(gòu)：

2、

3、其中，z包括螺旋結(jié)構(gòu)基團；m多次出現(xiàn)時，獨立選自(m-1)～(m-3)中的任意一種：

4、

5、n為≥2的整數(shù)；0≤m1≤4，0≤m2≤4，0≤m3≤4，0≤m4≤2，且m1、m2、m3、m4各自獨立地為整數(shù)；

6、r每次出現(xiàn)時，獨立地選自h、d、取代或未取代的碳原子數(shù)為1～20的烷基以及取代或未取代的碳原子數(shù)為3～20的環(huán)烷基中的任意一種；

7、r1、r2、r3、r4獨立地選自h、d、取代或未取代的碳原子數(shù)為1～20的烷基、取代或未取代的碳原子數(shù)為3～20的環(huán)烷基、取代或未取代的噻吩基以及取代或未取代的苯基中的任意一種。

8、上述有機化合物中，可以以m作為電子受體單元，z作為電子給體單元，由于z包括螺旋結(jié)構(gòu)基團，可以使m處于不同的平面，使電子能夠在多個方向傳輸。將該有機化合物應(yīng)用到鈣鈦礦太陽能電池中時，可以提高電子的傳輸能力，進而改善鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。

9、在一些實施方式中，z選自(z-1)～(z-8)中的任意一種：

10、

11、其中，y每次出現(xiàn)時，獨立地選自o、s、se、nr5、c(r6)2以及si(r7)2中的任意一種；

12、r5、r6、r7獨立地選自h、d、取代或未取代的碳原子數(shù)為1～20的烷基、取代或未取代的碳原子數(shù)為3～20的環(huán)烷基、取代或未取代的苯基以及取代或未取代的噻吩基中的任意一種。

13、在一些實施方式中，式(1)選自如下任意一種結(jié)構(gòu)：

14、

15、

16、在一些實施方式中，式(1)選自如下任意一種結(jié)構(gòu)：

17、

18、在一些實施方式中，n為2、3或4。

19、在一些實施方式中，取代的碳原子數(shù)為1～20的烷基的取代基包括堿性基團。

20、在一些實施方式中，取代的碳原子數(shù)為3～20的環(huán)烷基的取代基包括堿性基團。

21、在一些實施方式中，取代的噻吩基的取代基包括堿性基團。

22、在一些實施方式中，取代的苯基的取代基包括堿性基團。

23、在一些實施方式中，所述堿性基團包括nr8、pr9以及吡啶基中的至少一種；其中，r8、r9獨立地選自h、d、取代或未取代的碳原子數(shù)為1～10的烷基、取代或未取代的碳原子數(shù)為3～10的環(huán)烷基。

24、在一些實施方式中，所述堿性基團包括二甲基氨基、二甲基膦基以及二丁基膦基中的至少一種。

25、本申請還提供一種電子傳輸材料，包括所述有機化合物。

26、本申請還提供一種電子傳輸薄膜，包含所述電子傳輸材料。

27、本申請還提供一種鈣鈦礦太陽能電池。所述鈣鈦礦太陽能電池包括層疊設(shè)置的鈣鈦礦薄膜和所述電子傳輸薄膜。

28、在一些實施方式中，所述電子傳輸薄膜還包含n型摻雜材料。

29、在一些實施方式中，所述n型摻雜材料包括有機胺、有機膦、氨基金屬鹽、烷基金屬鹽、季銨氫鹵酸鹽、季銨四氟硼酸鹽、季銨六氟磷酸鹽、季鏻氫鹵酸鹽、季鏻四氟硼酸鹽、季鏻六氟磷酸鹽、含季銨基團的聚合物以及含季鏻基團的聚合物中的至少一種。

30、在一些實施方式中，所述n型摻雜材料包括以下材料中的至少一種：

31、

32、在一些實施方式中，以占所述電子傳輸薄膜的質(zhì)量百分數(shù)計，所述n型摻雜材料的質(zhì)量百分數(shù)為0.01％～10％。

33、在一些實施方式中，所述n型摻雜材料的質(zhì)量百分數(shù)為0.05％～1％。

34、在一些實施方式中，所述電子傳輸薄膜的厚度為5nm～100nm。

35、在一些實施方式中，所述鈣鈦礦太陽能電池還包括空穴傳輸薄膜，所述空穴傳輸薄膜位于所述鈣鈦礦薄膜遠離所述電子傳輸薄膜的一側(cè)。

36、本申請還提供一種用電裝置，包括所述鈣鈦礦太陽能電池。

技術(shù)特征：

1.一種有機化合物，其特征在于，具有式(1)所示的結(jié)構(gòu)：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機化合物，其特征在于，z選自(z-1)～(z-8)中的任意一種：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機化合物，其特征在于，式(1)選自如下任意一種結(jié)構(gòu)：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機化合物，其特征在于，式(1)選自如下任意一種結(jié)構(gòu)：

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的有機化合物，其特征在于，n為2、3或4。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項所述的有機化合物，其特征在于，取代的碳原子數(shù)為1～20的烷基的取代基包括堿性基團；和/或，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機化合物，其特征在于，所述堿性基團包括nr8、pr9以及吡啶基中的至少一種；其中，r8、r9獨立地選自h、d、取代或未取代的碳原子數(shù)為1～10的烷基、取代或未取代的碳原子數(shù)為3～10的環(huán)烷基；

8.一種電子傳輸材料，其特征在于，包括權(quán)利要求1～7中任一項所述的有機化合物。

9.一種電子傳輸薄膜，其特征在于，包含權(quán)利要求8所述的電子傳輸材料。

10.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦太陽能電池包括層疊設(shè)置的鈣鈦礦薄膜和權(quán)利要求9所述的電子傳輸薄膜。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述電子傳輸薄膜還包含n型摻雜材料；

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，以占所述電子傳輸薄膜的質(zhì)量百分數(shù)計，所述n型摻雜材料的質(zhì)量百分數(shù)為0.01％～10％；

13.根據(jù)權(quán)利要求10～12中任一項所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述電子傳輸薄膜的厚度為5nm～100nm。

14.根據(jù)權(quán)利要求10～13中任一項所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦太陽能電池還包括空穴傳輸薄膜，所述空穴傳輸薄膜位于所述鈣鈦礦薄膜遠離所述電子傳輸薄膜的一側(cè)。

15.一種用電裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求10～14中任一項所述的鈣鈦礦太陽能電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┝艘环N有機化合物、電子傳輸材料、電子傳輸薄膜、鈣鈦礦太陽能電池和用電裝置。在有機化合物中，可以以M作為電子受體單元，Z作為電子給體單元，由于Z包括螺旋結(jié)構(gòu)基團，可以使M處于不同的平面，使電子能夠在多個方向傳輸。將該有機化合物應(yīng)用到鈣鈦礦太陽能電池中時，可以提高電子的傳輸能力，進而改善鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。

技術(shù)研發(fā)人員：賈博宇,顧帥,梁偉風(fēng),尹昭怡,史若璇,陳國棟,郭永勝
受保護的技術(shù)使用者：寧德時代未來能源（上海）研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19