钙钛矿太阳能电池空穴传输层材料选用指南
2026-09-17 · 应用介绍 · 百灵威授权转载
空穴传输层（HTL）是钙钛矿太阳能电池中决定空穴提取效率、开路电压与长期稳定性的关键功能层。当前主流空穴传输材料可分为四类：SAM（自组装单分子层）、NiOₓ（无机空穴传输材料）、有机小分子、聚合物。
百灵威（J&K）依托全面的产品矩阵，覆盖从实验室研发到产业化放大的全场景需求。
空穴传输材料四类选型总览
| 材料类别 | 材料类型 | 适用器件结构 | 推荐工艺 | 选择时机 |
|---|---|---|---|---|
| SAM（自组装单分子层） | 有机/聚合物 | 反式(p-i-n) | 旋涂/浸泡 | 需要超薄界面层、强界面钝化、可调能级时；效率优先选MeO-4PACz、4PADCB；大面积涂布可用聚合物SAM |
| NiOₓ（无机空穴传输材料） | 无机 | 反式(p-i-n) | 旋涂/溅射 | 需要化学稳定、低成本、可大面积制备时；常与SAM复合使用；大面积用溅射或涂布液 |
| 有机小分子 | 有机小分子 | 正式(n-i-p) | 旋涂/蒸镀 | 需要能级匹配好、成膜优异、效率基准时；经典体系Spiro-OMeTAD+LiTFSI+TBP；稳定性改进可用钴盐/F4TCNQ |
| 聚合物 | 聚合物 | 正式(n-i-p)/反式(p-i-n) | 旋涂/刮涂 | 需要热稳定性好、成膜惰性、长寿命时；长寿命选PTAA；低成本选PEDOT:PSS；柔性选PEDOT:PSS |
各材料类别适用场景与产品清单
1. SAM（自组装单分子层）
SAM以其超薄特性、优异的界面钝化能力和可精确调控的能级，已成为反式（p-i-n）钙钛矿电池空穴传输层领域最受关注的材料体系。咔唑基膦酸类SAM（如2PACz、4PACz及其衍生物）通过与FTO/ITO表面的羟基形成共价键实现自组装，同时咔唑基团的HOMO能级可与钙钛矿价带精准匹配。百灵威提供从基础型到聚合物型的全系列SAM产品，满足不同覆盖度和工艺需求。
选择时机：采用反式(p-i-n)结构时；需要超薄界面层、强界面钝化、可调能级时；效率优先选MeO-4PACz、4PADCB；大面积涂布可用聚合物SAM；必须手套箱储存和操作，配制时使用超干溶剂。
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| MeO-4PACz, 99%, Must be stored in a glove box [4-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸 | 2922526-56-3 | 925226 |
| MeO-4PACz, 98% MeO-4PACz | 2922526-56-3 | 9394087 |
| 4PACz, 98% 4PACz | 20999-36-4 | 9297695 |
| 4PACz, 98%, Must be stored in a glove box (4-(9H-咔唑-9-基)丁基)膦酸 | 20999-36-4 | 969168 |
| Br-4PACz, 98% Br-4PACz | 2996161-28-3 | 9279928 |
| Br-4PACz, 99%, Must be stored in a glove box [4-(3,6-二溴-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸 | 2996161-28-3 | 933236 |
| Ph-4PACz, 98%, Must be stored in a glove box [4-(3,6-二苯基- 9H-咔唑-9基) 丁基]磷酸 | 2814500-04-2 | 9415890 |
| 4PABCz, 99% 4PABCz | / | 9426781 |
| 4PABCz, 98%, Must be stored in a glove box [4-(9H-9’-苯基-3，3‘-二联咔唑-9-基)丁基]磷酸 | / | 9520991 |
| 4PADCB, 99%, Must be stored in a glove box [4-(7H-二苯并咔唑-7-基)丁基]磷酸 | / | 9520992 |
| Me-4PACz, 99% [4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸 | 2747959-96-0 | 937732 |
| Me-4PACz, 99% Me-4PACz | 2747959-96-0 | 965563 |
| Poly-4PACz, 99.8%, Average Mn: 2000 ~ 3000 Poly-4PACz | / | 968184 |
| Poly-2PACz, 99.8%, Average Mn: 2000 ~ 3000 Poly-2PACz(聚咔唑膦酸类材料,具体结构待确认) | / | 9728283 |
| Poly-3PACz, 99.8%, Average Mn: 2000 ~ 3000 Poly-3PACz(聚咔唑膦酸类材料,具体结构待确认) | / | 9747316 |
| Poly-phPACz, 99.8%, Average Mn: 2000 ~ 3000 Poly-phPACz(苯基取代聚咔唑膦酸类材料,具体结构待确认) | / | 9747317 |
| Poly-4PABCz, 99.8%, Average Mn: 2000 ~ 3000 Poly-4PABCz(4PABCz聚合物/衍生物,具体结构待确认) | / | 9747318 |
| Poly-4PADCB, 99.8%, Average Mn: 2000 ~ 3000 Poly-4PADCB(4PADCB聚合物/衍生物,具体结构待确认) | / | 9747319 |
2. NiOₓ（无机空穴传输材料）
NiOₓ因其化学稳定性好、成本低、可大面积制备，是p-i-n构型钙钛矿电池中最具产业化前景的无机HTM。通过掺杂（Cu、Li、F、Mg等）可有效提升其导电性和能级匹配度。NiOₓ与SAM（如Me-4PACz）的复合空穴传输层已在高效钙钛矿电池中广泛使用。百灵威提供NiO纳米分散液、纳米粉末、涂布液以及预镀膜基板，满足不同工艺需求。
选择时机：采用反式(p-i-n)结构时；需要化学稳定、低成本、可大面积制备时；实验室旋涂可用NiO分散液或涂布液；大面积/产业化可用高温烧结NiO涂布液、溅射NiOₓ；高效器件推荐NiOₓ + Me-4PACz/MeO-4PACz复合。
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Nickel oxide, 99%, particle size: 4-8nm, 2.5wt.% in n-hexanol colloidal dispersion 氧化镍 | / | 113317 |
| Nickel(II) oxide nanopowder, 99.9%, Including NiO, Ni2O3 and NiOOH 纳米氧化镍(II) | 1313-99-1 | 903975 |
| NiO coating solution, Preparation of AR grade high-purity raw materials and solvents NiO涂布液 | / | 9447909 |
| High-Temperature Sinterable NiO Coating Solution, Prepare as needed, use up within one week, and must be stored in a glove box 高温烧结NiO涂布液 | / | 9520987 |
3. 有机小分子
有机小分子空穴传输材料以Spiro-OMeTAD为代表，长期以来是n-i-p构型钙钛矿电池中主流的空穴传输材料，具有与钙钛矿匹配的能级和优异的成膜性。然而其本征空穴迁移率低，必须通过掺杂提升导电性。行业普遍采用LiTFSI与4-叔丁基吡啶（TBP）共掺杂体系，但TBP具有挥发性，近年来涌现了钴盐、F4TCNQ等替代方案。百灵威提供Spiro-OMeTAD主体材料及全套掺杂剂、界面修饰配体。
选择时机：采用正式(n-i-p)结构时；需要能级匹配好、成膜优异、效率基准时；经典体系Spiro-OMeTAD+LiTFSI+TBP；稳定性改进可用钴盐或F4TCNQ替代LiTFSI，2-戊基吡啶替代TBP；界面修饰可用FK系列配体。
主体材料
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| 2,2’,7,7’-Tetrakis-(N,N-di-4-methoxyphenylamino)-9,9’-spirobifluorene, 99.5%, for perovskite solar cell 2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴 | 207739-72-8 | 965749 |
掺杂剂与添加剂
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, 99% 双(三氟甲磺酰)亚胺锂 | 90076-65-6 | 221472 |
| Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, 98% 双(三氟甲磺酰)亚胺锂 | 90076-65-6 | 200644 |
| 4-tert-Butylpyridine, 96% 4-叔丁基吡啶 | 3978-81-2 | 441738 |
| Tris(2-(1H-pyrazol-1-yl)-4-tert-butylpyridine)-cobalt(III)Tris(bis(trifluoromethylsulfonyl)imide)), 99% 三(2-(1H-吡唑-1-基)-4-叔丁基吡啶)-钴(III)三(双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺) | 1447938-61-5 | 1769709 |
| 2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane, 95% 2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰二甲基对苯醌 | 29261-33-4 | 576478 |
| 2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane, 98% 2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰二甲基对苯醌 | 29261-33-4 | 947622 |
| FK 269 Ligand, 99%, for perovskite solar cell FK 269 配体 | / | 9242213 |
| FK 209 Ligand, 99%, for perovskite solar cell FK 209 配体 | / | 9242214 |
| FK 102 Ligand, 99%, for perovskite solar cell FK 102配体 | / | 9242215 |
4. 聚合物
聚合物空穴传输材料凭借优异的热稳定性和器件长期稳定性，在n-i-p和p-i-n结构中均有广泛应用。PTAA是长寿命n-i-p结构的首选，PEDOT:PSS则因低成本、制备工艺简单和高透光率，成为p-i-n构型中广泛使用的空穴传输材料。Poly-TPD作为另一种聚合物HTM，可提供不同的能级和成膜特性。百灵威提供多种分子量的PTAA、Poly-TPD以及贺利氏产PEDOT:PSS。
选择时机：需要热稳定性好、成膜惰性、长寿命时；长寿命n-i-p选PTAA；低成本p-i-n选PEDOT:PSS；柔性器件选PEDOT:PSS；空穴迁移率不足时，搭配掺杂剂或SAM界面层。
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| PTAA, average Mn: 17,000 聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺] | 1333317-99-9 | 976751 |
| PTAA, average Mn: 20,000 - 40,000 聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺] | 1333317-99-9 | 1812309 |
| Poly-TPD, average MW: 10,000 - 100,000 聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺] | 472960-35-3 | 1769701 |
| PEDOT: PSS（CLEVIOS™ P VP AI 4083） PEDOT: PSS, 型号为4083 | 155090-83-8 | 927751 |
| Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate), from Heraeus 聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸) | 155090-83-8 | 977557 |
| PEDOT:PSS, dispersion/ink PEDOT:PSS，分散体/油墨试剂 | 155090-83-8 | HT0838 |
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