许利刚教授科研成果|咔唑–苯–菲氧酮推动钙钛矿电池产业化
2026-08-13 · 应用介绍 · 百灵威授权转载
咔唑–苯–菲氧酮是一种动态共振有机半导体（图1）。由于降低了共振活化能，增强了电子离域效应，进一步对表面缺陷及钙钛矿结晶动力学调控，构筑了高性能光电器件。并且得益于给体-共振-给体结构中的共振互变以及其与钙钛矿中未配位的Pb2+的相互作用，这种空穴传输材料不仅具有促进空穴提取和传输能力，还能有效调控钙钛矿的结晶，获得高质量大面积钙钛矿薄膜。
产品特点
1. 独特的分子结构- 采用给体-共振-给体分子构型，包含两个给体单元（咔唑和苯基-吩氧嗪）以及一个N–C=O共振结构。
- 共振结构在N–C=O 和 N⁺=C–O⁻ 之间发生低能垒互变（能量差仅0.59 eV），增强电子离域效应。
2. 优异的能级与电荷传输性能
- HOMO能级为 -5.21 eV，与钙钛矿材料能级匹配良好，有利于空穴提取。
- 空穴迁移率达 2.41 × 10⁻⁵ cm² V⁻¹ s⁻¹，优于传统PTAA材料。
3. 良好的成膜与界面调控能力
- 与PTAA复合后形成致密、平整的空穴传输层（RMS粗糙度仅1.06 nm）。
- 具有较好的亲水性（接触角69°），有利于钙钛矿前驱体溶液的铺展与结晶。
图1 双苝烯衍生物结构式
产品优势
1. 显著提升大面积钙钛矿薄膜质量- 诱导钙钛矿晶粒垂直生长，晶粒尺寸从180 nm提升至240 nm。
- 优化晶体取向，减小半峰宽，降低薄膜缺陷密度。
2. 有效修复界面缺陷
- 通过N–C=O共振结构与未配位的Pb²⁺形成化学键，减少埋底界面缺陷。
- XPS显示Pb 4f能级上移0.3 eV，Pb:I比例从1:3.61降至1:3.45，表明Pb²⁺缺陷被有效修复。
3. 实现高效的光伏器件（图2）
- 在 1.02 cm² 的器件中实现了 21.0% 的功率转换效率。
- 经PEAI后处理后，Voc=1.11 V、Jsc=23.65 mA/cm2、FF = 79.8%。
- 具有较好的亲水性（接触角69°），有利于钙钛矿前驱体溶液的铺展与结晶。
4. 优异的光热稳定性（图3）
- 在 65°C、连续1-sun光照 下运行 1320小时，效率保持 97.4%，优于传统PTAA。
- 稳定性优于大多数已报道的倒置钙钛矿太阳能电池。
图2 器件性能
图3 光热稳定性
应用领域
1. 倒置钙钛矿太阳能电池：- 作为空穴传输材料，适合与柔性、叠层、半透明等先进光伏结构兼容。
2. 高效稳定光伏器件的构建
- 适用于需要长期光热稳定性的户外光伏产品。
- 可用于无封装或低封装要求的光伏系统。
3. 有机光电器件
- 潜在的有机发光二极管、光电探测器等领域的空穴传输/注入层材料。
百灵威稳定供应由稳定供应由南京邮电大学许利刚团队研发的咔唑–苯–菲氧酮，助力您在钙钛矿太阳能电池、有机光电器件领域的创新研究。
相关产品
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| (4-(10H-Phenoxazin-10-yl)phenyl)(4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)methanone, 98% (4-(9H-咔唑-9-基)苯基)甲酮 | / | 9710638 |
参考文献
(1) Xu L, Ji H, Qiu W, et al. Enhanced resonance for facilitated modulation of large‐area perovskite films with stable photovoltaics(J). Advanced Materials, 2023, 35(47): 2301752.推荐阅读
许宗祥教授科研成果|新一代SAM自组装单分子层材料，为精密制造赋能空穴传输层经典材料——PTAA
创新之光：纳米材料助力钙钛矿太阳能电池性能飞跃
