4PADCB（4-(7H-二苯并[c,g]咔唑-7-基)丁基膦酸）分子結(jié)構(gòu)包含膦酸錨定基團(tuán)和二苯并咔唑共軛單元。是一種以?7H?二苯并[c,g]咔唑 為端基、丁基鏈作連接、磷酸基作錨定的自組裝單分子層（SAM）材料，分子式約?C??H??NO?P，分子量約?455?。膦酸基團(tuán)可與基底材料（如氧化銦錫ITO或氮化銦氧化物NIo）強(qiáng)結(jié)合，形成空穴傳輸層（HTL）；共軛單元通過π-π堆積調(diào)控鈣鈦礦結(jié)晶，鈍化缺陷態(tài)，減少非輻射復(fù)合。
應(yīng)用領(lǐng)域
1、鈣鈦礦太陽能電池
作為分子摻雜劑和界面工程材料，4PADCB可原位形成HTL，同時(shí)鈍化鈣鈦礦體相缺陷，提升電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。例如，在單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池中，其摻雜策略使效率從對(duì)照組的~18%提升至20.63%；在鈣鈦礦/硅串聯(lián)電池中，1.1 cm2器件的認(rèn)證效率達(dá)31.71%，經(jīng)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）300秒后仍保持30.98%的穩(wěn)定效率。
4PADCB作為SAM?HTL替代傳統(tǒng)的PTAA、Spiro?MeOTAD或4PACz，可顯著提升薄膜覆蓋度和表面潤(rùn)濕性，抑制界面非輻射復(fù)合，從而提高寬帶隙鈣鈦礦電池的開路電壓（Voc≈1.30?V）和填充因子（FF≈78?%）。在1?cm2規(guī)模的全鈣鈦礦疊層電池中，使用4PADCB可實(shí)現(xiàn)認(rèn)證效率26.4?%~27.0?%（Voc≈2.12?V，F(xiàn)F≈82?%）的記錄。
2、全鈣鈦礦疊層太陽能電池
4PADCB用于寬帶隙鈣鈦礦頂電池的空穴傳輸層，有效抑制界面非輻射復(fù)合，提升頂電池性能，助力大面積全鈣鈦礦疊層電池效率突破26.4%（認(rèn)證穩(wěn)態(tài)效率），為商業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。
3、光致發(fā)光二極管（LED）與光電探測(cè)
4PADCB的大π共軛結(jié)構(gòu)和高極性有助于空穴注入與缺陷鈍化，已在鈣鈦礦LED中實(shí)現(xiàn)24?%的外量子效率，并提升器件壽命。
發(fā)展前景
1、技術(shù)優(yōu)化與規(guī)?；a(chǎn)
4PADCB的原位摻雜工藝簡(jiǎn)化了制備流程，兼容卷對(duì)卷工藝，有望降低生產(chǎn)成本，推動(dòng)鈣鈦礦太陽能電池的規(guī)?；圃臁ｋS著大面積鈣鈦礦疊層電池效率逼近30?%以上，4PADCB以其優(yōu)異的成膜性、低成本合成工藝和兼容的溶液加工方式，已被多家光伏企業(yè)列為替代傳統(tǒng)HTL的關(guān)鍵材料，未來可通過優(yōu)化摻雜濃度、界面設(shè)計(jì)等，進(jìn)一步提升器件性能和穩(wěn)定性。
2、拓展應(yīng)用范圍
結(jié)合光催化、傳感或熱管理功能的復(fù)合材料，將使4PADCB超越單一光伏角色，成為光電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存與環(huán)境監(jiān)測(cè)的多功能平臺(tái)。隨著大面積器件壽命需求提升，4PADCB在提升器件穩(wěn)定性、降低界面缺陷方面的優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)其在商業(yè)光伏模塊、柔性光伏以及光電集成系統(tǒng)中的廣泛采用。
3、推動(dòng)光伏技術(shù)發(fā)展
鈣鈦礦太陽能電池因高效率、低成本潛力成為光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。4PADCB等新型材料的開發(fā)，有助于突破單結(jié)電池效率極限，推動(dòng)全鈣鈦礦疊層電池商業(yè)化，為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)提供技術(shù)支持。
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