Ph-4PACz是一種基于咔唑結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子，全稱為苯基-4-苯基咔唑（Phenyl-4-phenylcarbazole），通過在咔唑單元兩側(cè)引入苯環(huán)，形成對(duì)稱的分子結(jié)構(gòu)。其分子中含有較大的偶極矩（約2.32 D），且苯環(huán)與咔唑單元之間存在約37.6°的二面角，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，如良好的分子間相互作用調(diào)控能力和界面能級(jí)匹配能力。
從理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測量可知，相比傳統(tǒng)的Me-4PACz，Ph-4PACz修飾的基底與鈣鈦礦之間的能帶彎曲方向和能量差都更理想。從鈣鈦礦到Ph-4PACz修飾基底是向上的能帶彎曲，有0.45eV的額外驅(qū)動(dòng)力，能加速空穴從鈣鈦礦轉(zhuǎn)移到基底，還能抑制電子在掩埋界面聚集。而且，修飾后基底的HOMO能級(jí)和鈣鈦礦的VBM能級(jí)差減小，從0.36eV降到0.08eV，進(jìn)一步降低能量損失，提高開路電壓。
應(yīng)用領(lǐng)域
1、鈣鈦礦太陽能電池
Ph-4PACz主要應(yīng)用于倒置結(jié)構(gòu)（p-i-n）的鈣鈦礦太陽能電池中，作為空穴傳輸層（HTL）。它能有效優(yōu)化鈣鈦礦與基底之間的能帶排列，減少能量損失，提升開路電壓（Voc）和光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）。例如，基于Ph-4PACz的器件在小面積（0.062 cm2）和大面積（1 cm2）上均實(shí)現(xiàn)了高效率，認(rèn)證效率可達(dá)24.48%以上，部分研究中甚至突破26.7%。
精確控制自組裝分子的非晶相，且空間位阻和分子間相互作用是實(shí)現(xiàn)SAM中均勻非晶相的重要手段。發(fā)現(xiàn)自組裝分子(SAM)的非晶相可以實(shí)現(xiàn)更均勻的鈣鈦礦生長且非晶SAM降低鈣鈦礦薄膜的陷阱輔助復(fù)合率?；赑h-4PACz的p-i-n結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池在1 cm2的面積上實(shí)現(xiàn)了25.20%(認(rèn)證為24.35%)的效率。根據(jù)lSOS-L-1協(xié)議，這些電池在1-sun最大功率點(diǎn)追蹤的600小時(shí)后仍能保持近100%的效率，根據(jù)ISOS-T-2協(xié)議，在1000小時(shí)后仍能保持90%的初始效率。
2、界面工程與穩(wěn)定性提升
Ph-4PACz可通過調(diào)控分子取向和界面平整度，改善鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，減少非輻射復(fù)合損失，增強(qiáng)器件的長期穩(wěn)定性。例如，結(jié)合氧化鋁納米顆粒（Al?O?-NPs）修飾，可進(jìn)一步優(yōu)化埋底界面，提高器件在光照和高溫條件下的穩(wěn)定性。
發(fā)展前景
1、效率提升潛力
Ph-4PACz的分子結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步優(yōu)化，通過引入其他功能基團(tuán)或調(diào)整共軛體系，有望進(jìn)一步提高其偶極矩和能級(jí)匹配能力，從而推動(dòng)鈣鈦礦太陽能電池效率向更高水平邁進(jìn)。
2、規(guī)模化生產(chǎn)可行性
Ph-4PACz的制備方法相對(duì)簡便，可通過溶液旋涂等工藝實(shí)現(xiàn)大面積均勻覆蓋，且原材料成本較低，具有良好的規(guī)模化生產(chǎn)潛力。隨著工藝的不斷優(yōu)化，其在商業(yè)化鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用前景廣闊。
隨著多地政策扶持和規(guī)?；苽涔に嚨某墒?，Ph?4PACz作為成本相對(duì)低、工藝兼容性好的SAM，有望在2027?年前進(jìn)入大規(guī)模鈣鈦礦組件生產(chǎn)線，成為替代PEDOT:PSS與傳統(tǒng)有機(jī)空穴傳輸材料的主流選項(xiàng)。
3、與其他技術(shù)的融合
Ph-4PACz可與其他先進(jìn)技術(shù)和材料（如新型鈣鈦礦材料、高效電子傳輸層等）相結(jié)合，進(jìn)一步提升器件性能。例如，與鈣鈦礦-硅疊層電池技術(shù)的融合，有望實(shí)現(xiàn)更高的能量轉(zhuǎn)換效率。通過引入不同取代基（如甲基、二苯基）調(diào)節(jié)偶極矩和分子堆積，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測摻雜位點(diǎn)，可進(jìn)一步提升空穴遷移率和界面平整度，縮短研發(fā)周期。
本文引用地址：http://materiadigital.com/product/1437248.html
聯(lián)系方式：4006087598
滬公網(wǎng)安備31011402010658號(hào)