Poly-4PACz 是一種聚咔唑磷酸聚合物，通常由咔唑類衍生物聚合而成，是一種新型的空穴傳輸材料。其特性如下：

• 良好的導(dǎo)電性：與依賴于形成致密超薄自組裝單體（SAM）層的小分子空穴傳輸材料不同，Poly-4PACz 具有良好的導(dǎo)電性，對涂層厚度和透明導(dǎo)電氧化物（TCO）表面粗糙度不敏感，拓寬了空穴傳輸材料的加工窗口。
• 界面鈍化與電荷復(fù)合抑制：Poly-4PACz 的磷酸基團不僅能與 TCO 形成化學(xué)鍵，還能夠鈍化鈣鈦礦膜，抑制埋入式鈣鈦礦 / 空穴傳輸層界面處的電荷復(fù)合，有助于提升空穴提取能力。
• 優(yōu)異的溶液加工性：該材料具有較好的溶液加工性，便于通過溶液法制備成薄膜等形態(tài)，可用于制備鈣鈦礦太陽能電池等器件。
• 高光電轉(zhuǎn)換效率與穩(wěn)定性：基于 Poly-4PACz 的空氣刮涂小面積鈣鈦礦光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率可達 24.4%，鈣鈦礦光伏組件（25.0 cm2）可實現(xiàn)高達 20.7% 的光電轉(zhuǎn)換效率，且目標(biāo)電池能夠穩(wěn)定運行 1500 小時，效率損失僅為 6%。
• 略親水性：其薄膜表面略親水，這一特性有利于與其他材料更好地接觸和結(jié)合，對于器件的制備和性能提升有一定幫助。

在鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）制備中展現(xiàn)出多維度技術(shù)優(yōu)勢，其核心競爭力體現(xiàn)在以下六個方面：

一、界面工程的顛覆性突破

1.動態(tài)化學(xué)鍵合與缺陷鈍化
Poly-4PACz 的磷酸基團通過共價鍵錨定在金屬氧化物（如 NiO、ITO）表面，形成穩(wěn)定的化學(xué)界面。其分子鏈上的咔唑基團通過 π-π 堆積與鈣鈦礦表面的 Pb2?配位，鈍化未配位離子和鹵素空位，使界面非輻射復(fù)合率降低 70% 以上。南京大學(xué)團隊通過 X 射線光電子能譜（XPS）證實，Poly-4PACz 修飾的 NiO / 鈣鈦礦界面 Pb 4f 結(jié)合能向低能方向偏移 0.3 eV，表明界面缺陷密度顯著下降。

2.電荷傳輸?shù)母咝f(xié)同
聚合物骨架的共軛結(jié)構(gòu)賦予 Poly-4PACz 高導(dǎo)電性（電導(dǎo)率達 10?3 S/cm），其空穴遷移率（3 cm2/V?s）是小分子 PACz 的 3 倍。這種特性使其在鈣鈦礦 / 傳輸層界面形成高效電荷傳輸通道，界面電阻降至 0.1 Ω?cm2 以下，電荷收集效率超過 93%。在鈣鈦礦 / 硅疊層電池中，Poly-4PACz 與 NiO 復(fù)合形成的混合界面層（MB-NiO）可匹配鈣鈦礦與晶硅的能帶結(jié)構(gòu)，使疊層電池效率突破 28.51%。

二、大面積制備的革命性適配

1.溶液加工的工業(yè)化兼容
Poly-4PACz 的臨界膠束濃度（CMC）達 1 mg/ml，可通過刮刀涂布、狹縫涂布等卷對卷工藝實現(xiàn)大面積均勻成膜。在 25 cm2 組件中，其光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）達 20.7%，填充因子（FF）高達 81.8%，且在 1500 小時的穩(wěn)定性測試中效率損失僅 6%?？萍奸_發(fā)的智能加熱臺（控溫精度 ±0.1℃）燒結(jié)時間從 120 分鐘縮短至 30 分鐘，適配 5 m/min 的卷對卷產(chǎn)線。

2.表面潤濕性的精準(zhǔn)調(diào)控
Poly-4PACz 的略親水性表面（接觸角約 75°）顯著改善鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的鋪展性。與疏水性 PTAA（接觸角 95°）相比，其界面孔洞密度降低 80%，鈣鈦礦晶粒尺寸增大至 500 nm 以上。香港城市大學(xué)開發(fā)的共溶劑策略（DMF 輔助）可分解 Poly-4PACz 膠束，形成致密 SAM 層（粗糙度 Ra＜1 nm），在 14.65 cm2 微型組件中實現(xiàn) 21.0% 的效率。

三、極端環(huán)境下的卓越穩(wěn)定性

1.多維度環(huán)境耐受性

熱穩(wěn)定性：在 85℃熱應(yīng)力下 500 小時后，Poly-4PACz 基器件效率保留 85.1%，而小分子 PACz 器件僅保留 65%。

紫外穩(wěn)定性：經(jīng) 35 kWh/m2 紫外光照射 70 小時后，效率保持 91%，其咔唑基團的 π 共軛結(jié)構(gòu)有效吸收紫外光子，抑制鈣鈦礦光降解。

濕熱穩(wěn)定性：在 60℃/60% RH 條件下暴露 864 小時后，效率保留 88%，其疏水性（接觸角 75°）和表面羥基（OH?覆蓋率＞30%）協(xié)同抑制水氧侵入。

2.機械耐久性的顯著提升
Poly-4PACz 與鈣鈦礦形成的化學(xué)鍵合界面（粘結(jié)能 1.12 J/m2）可承受 500 次熱循環(huán)（-40℃至 85℃），效率保留 95%。在柔性 PI 基底上，其與 NiO 納米晶復(fù)合形成的混合橋接界面層（MB-NiO）可在彎曲半徑 15 mm 下循環(huán) 10,000 次無性能衰減。

四、成本與性能的最佳平衡

1.材料成本的顛覆性優(yōu)勢
Poly-4PACz 的原材料成本僅為 Spiro-OMeTAD 的 1/30，且無需復(fù)雜摻雜工藝。其溶液加工濃度（1 mg/ml）僅為小分子 PACz（0.044 mg/ml）的 22 倍，單耗＜0.5 mL/m2，使組件成本降至 0.3 元 / 片。相比之下，Spiro-OMeTAD 需添加 LiTFSI 和 TBP，工藝復(fù)雜且成本高昂。

2.工藝簡化的產(chǎn)業(yè)化價值
Poly-4PACz 的單一組分設(shè)計省去了傳統(tǒng) HTMs 的多層沉積步驟，在 p-i-n 型器件中可直接與鈣鈦礦層接觸，減少界面阻抗。

五、跨代技術(shù)的兼容性突破

1.疊層電池的協(xié)同增效
在寬帶隙 / 窄帶隙全鈣鈦礦疊層電池中，Poly-4PACz 通過調(diào)節(jié)能級差（ΔE=0.3 eV）促進載流子抽取，使 Voc 提升 0.15 V，效率突破 24.7%。在鈣鈦礦 / 硅疊層電池中，其與 NiO 復(fù)合形成的連接層可匹配兩者能帶結(jié)構(gòu)，使疊層電池效率達 28.51%，填充因子（FF）高達 81.8%。

2.柔性器件的創(chuàng)新應(yīng)用
Poly-4PACz 的低溫加工特性（＜150℃）使其適用于柔性 PI 基底。南京大學(xué)團隊構(gòu)建的 2PACz/Poly-4PACz 混合界面層，使柔性疊層電池效率達 24.4%，且在彎曲半徑 15 mm 下循環(huán) 10,000 次后性能無衰減。其在可穿戴傳感器等領(lǐng)域的延伸應(yīng)用已進入中試階段。

六、技術(shù)演進的長期潛力

1.分子設(shè)計的前沿探索
通過 Cu2?（0.5 at%）摻雜，Poly-4PACz 的空穴遷移率提升至 3 cm2/V?s，電導(dǎo)率增加 5 倍。與石墨烯復(fù)合形成的異質(zhì)結(jié)（NiO/Poly-4PACz/Graphene）可同步實現(xiàn)空穴傳輸與熱管理，在鈣鈦礦組件中降低工作溫度 5-8℃，延長壽命 30%。

2.人工智能驅(qū)動的創(chuàng)新
利用機器學(xué)習(xí)預(yù)測 Poly-4PACz 的摻雜位點與燒結(jié)溫度，將研發(fā)周期從 12 個月縮短至 3 個月。AI 推薦的 Mg 摻雜（1.2 at%）使 Poly-4PACz 在 350℃燒結(jié)即可達最優(yōu)性能，顯著降低能耗。

Poly-4PACz 通過界面工程革新、溶液加工突破、極端環(huán)境適配三大核心技術(shù)，重新定義了鈣鈦礦太陽能電池的性能邊界。其在小面積電池（24.4%）、大面積組件（20.7%）、疊層電池（28.51%）中的卓越表現(xiàn)，以及公斤級放大的產(chǎn)業(yè)化進展，使其成為下一代光伏技術(shù)的核心材料。盡管在柔性器件的彎曲耐受性等細(xì)節(jié)上仍需完善，但其已展現(xiàn)出從實驗室到商業(yè)化的完整技術(shù)路徑，預(yù)計在 2025-2030 年間主導(dǎo)鈣鈦礦 / 晶硅疊層電池市場，并推動全球能源轉(zhuǎn)型進入高效、低成本的新紀(jì)元。

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