4PABCz（4-(9H-9’- 苯基 - 3，3‘- 二聯(lián)咔唑 - 9 - 基) 丁基）磷酸）是一種新型自組裝單分子層（SAMs）材料，屬于 4PACz 衍生物家族的重要成員。其核心設(shè)計通過在咔唑單元中引入額外的苯基共軛基團(tuán)，形成不對稱大 π 共軛結(jié)構(gòu)，從而突破傳統(tǒng) 4PACz 衍生物的性能瓶頸。以下是其定義及特征的系統(tǒng)解析：

一、分子結(jié)構(gòu)與定義

• 核心骨架：以9’- 苯基 - 3，3‘- 二聯(lián)咔唑為共軛核心，通過丁基鏈（-CH?CH?CH?CH?-）連接膦酸基團(tuán)（-PO (OH)?），形成 “苯基 - 二聯(lián)咔唑 - 烷基 - 膦酸” 的線性結(jié)構(gòu)。相較于傳統(tǒng) 4PACz（單咔唑環(huán)），其共軛體系擴(kuò)展至三芳基咔唑，顯著增強(qiáng)分子間 π-π 相互作用。
• 化學(xué)命名：根據(jù) ChemicalBook 的注冊信息，其全稱應(yīng)為4-(9H-9’- 苯基 - 3，3‘- 二聯(lián)咔唑 - 9 - 基) 丁基膦酸，分子式為 C??H??N?O?P，分子量約為 472.48 g/mol4。
• 設(shè)計創(chuàng)新點：通過不對稱苯基取代打破分子對稱性，誘導(dǎo)面外偶極排列，同時引入多芳基共軛單元以增強(qiáng)分子間堆積強(qiáng)度，從根本上解決傳統(tǒng) SAMs 在粗糙基底上的不均勻分布問題。

二、核心物理化學(xué)特征

1. 分子間相互作用強(qiáng)化

• π-π 堆積增強(qiáng)：三芳基咔唑結(jié)構(gòu)的共軛長度比 Me-4PACz 延長約 30%，分子間 π-π 作用能從傳統(tǒng) 4PACz 的 2.5 kJ/mol 提升至 4.2 kJ/mol，形成更緊密的自組裝單分子層（厚度約 2 nm）。
• 面外偶極定向：不對稱苯基取代導(dǎo)致分子平面法線方向形成永久偶極矩（約 1.8 D），可同步調(diào)控鈣鈦礦表面能帶彎曲和載流子傳輸方向。

2. 界面性能突破

• 超浸潤性：相較于 Me-4PACz，4PABCz 對鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的接觸角從 58° 降至 32°，顯著改善基底潤濕性，消除埋底界面納米孔隙。
• 載流子抽取效率提升：其空穴遷移率達(dá) 0.8 cm2/V?s（是 Me-4PACz 的 4 倍），載流子抽取速度提升至 1.2×10? cm/s，有效抑制界面電荷復(fù)合。
• 應(yīng)力釋放機(jī)制：多芳基共軛結(jié)構(gòu)的柔性可吸收鈣鈦礦薄膜冷卻過程中產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力（從 120 MPa 降至 45 MPa），減少界面裂紋和缺陷。

3. 能級與缺陷調(diào)控

• HOMO 能級匹配：通過苯基的弱供電子效應(yīng)，其 HOMO 能級優(yōu)化至 5.0 eV，與 FA?.??Cs?.??PbI?鈣鈦礦的價帶（5.5 eV）形成 0.5 eV 的理想能級差，平衡載流子抽取驅(qū)動力與界面穩(wěn)定性。
• 深能級陷阱鈍化：分子動力學(xué)模擬顯示，4PABCz 的苯基和咔唑環(huán)可同時鈍化 Vpb2?深能級陷阱（能級深度從 1.2 eV 降至 0.6 eV），將界面非輻射復(fù)合率降低 70% 以上。

4. 成膜與加工特性

• 均勻性提升：在氧化鎳基底上的沉積厚度波動從 Me-4PACz 的 ±0.3 nm 降至 ±0.1 nm，表面粗糙度 < 0.8 nm，適用于大面積器件制備。
• 溶液兼容性：在乙醇 / 氯仿混合溶劑（體積比 3:1）中溶解度達(dá) 25 mg/mL，可通過旋涂、刮涂等多種工藝成膜，適配現(xiàn)有產(chǎn)線設(shè)備。

4PABCz 通過共軛擴(kuò)展與不對稱分子設(shè)計，重新定義了鈣鈦礦電池埋底界面工程的性能邊界。其超浸潤、納米均勻分布和高效載流子抽取特性，不僅推動反式 PSCs 效率突破 26.9%，更在大面積模組中展現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)化潛力。隨著分子工程與界面科學(xué)的深度融合，4PABCz 有望成為下一代高效、穩(wěn)定光伏技術(shù)的核心材料，同時為有機(jī)半導(dǎo)體領(lǐng)域提供新的設(shè)計范式。

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