4PABCz 是 4PACz 衍生物家族的新型自組裝單分子層(SAMs)材料,常作為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的空穴傳輸層,憑借不對(duì)稱(chēng)大 π 共軛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在電荷傳輸、器件穩(wěn)定性、適配性等方面展現(xiàn)出諸多突出優(yōu)勢(shì),有力推動(dòng)了光電器件性能升級(jí)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,具體如下:
- 電荷傳輸高效,助力器件效率突破上限
- 空穴遷移能力優(yōu)異:其分子中額外引入的苯基共軛基團(tuán)強(qiáng)化了分子間 π-π 堆積作用,空穴遷移率達(dá) 0.8 cm2/V?s,是 Me - 4PACz 的 4 倍,載流子抽取速度也提升至 1.2×10? cm/s,能快速提取鈣鈦礦受光激發(fā)產(chǎn)生的空穴,大幅減少電荷復(fù)合損耗?;谠摬牧系牡怪免}鈦礦電池,最高光電轉(zhuǎn)換效率達(dá) 26.90%,認(rèn)證反向掃描效率 26.81%,穩(wěn)態(tài)效率 25.96%。
- 優(yōu)化界面能級(jí)匹配:它的 HOMO 能級(jí)為 5.0 eV,與寬帶隙鈣鈦礦(如 FA?.??Cs?.??PbI?,價(jià)帶 5.5 eV)可形成 0.5 eV 的理想能級(jí)差,為鈣鈦礦 / 硅疊層電池效率突破 30% 以上提供了基礎(chǔ),在全鈣鈦礦疊層電池中還實(shí)現(xiàn)了 28.78% 的認(rèn)證效率。
- 穩(wěn)定性能出眾,適配多元嚴(yán)苛場(chǎng)景
- 耐受極端環(huán)境:該材料可鈍化鈣鈦礦的深能級(jí)陷阱,將 Vpb2?能級(jí)深度從 1.2 eV 降至 0.6 eV,同時(shí)能釋放界面應(yīng)力,使界面應(yīng)力從 120 MPa 降至 45 MPa?;谒钠骷?- 40℃至 85℃的 500 次熱循環(huán)后仍能保持 95% 的效率;在 ISOS - L - 2 協(xié)議下 1000 小時(shí)最大功率點(diǎn)跟蹤后,初始效率保留率達(dá) 93.98%,濕熱環(huán)境下 1200 小時(shí)效率也能保留 90% 以上。
- 適配柔性器件長(zhǎng)期使用:它具備良好的疏水性和化學(xué)穩(wěn)定性,適配 PET、PI 薄膜等柔性基底。用其制作的 PET/ITO 柔性基底小面積器件效率達(dá) 24.42%,即便未封裝,在 50℃環(huán)境下放置 1000 小時(shí),效率保留率仍有 85.4%,滿(mǎn)足柔性光電器件的使用需求。
- 適配性廣泛,兼顧小面積研發(fā)與大面積產(chǎn)業(yè)化
- 覆蓋多類(lèi)器件與基底:不僅適配 FTO、ITO 等剛性基底,還能適配 PET/ITO 柔性基底,且在不同面積器件上均表現(xiàn)優(yōu)異。比如 1.028cm2 的柔性大面積器件效率達(dá) 22.52%,11.1cm2 微型模組效率達(dá) 22.74%,69cm2 組件效率也能達(dá)到 21.2%,良率超 95%。
- 制備與產(chǎn)線(xiàn)兼容性強(qiáng):4PABCz 在乙醇 / 氯仿混合溶劑中的溶解度達(dá) 25mg/mL,便于溶液加工,且能兼容現(xiàn)有產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備。同時(shí)其公斤級(jí)合成工藝已通過(guò)驗(yàn)證,無(wú)需對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行大幅改造,即可滿(mǎn)足規(guī)?;a(chǎn)需求。
- 成本優(yōu)勢(shì)顯著,推動(dòng)光電器件產(chǎn)業(yè)化落地傳統(tǒng)鈣鈦礦空穴傳輸材料如 Spiro - OMeTAD 成本較高,而 4PABCz 的材料成本僅為其 1/30。這種低成本優(yōu)勢(shì),再結(jié)合其優(yōu)異的性能和成熟的規(guī)?;苽涔に嚕艽蠓档外}鈦礦光電器件的量產(chǎn)成本,為鈣鈦礦光伏等技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推廣掃清了重要的成本障礙。
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