345FAn 是一種光電材料。
它在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域有重要應(yīng)用，具有能提高電池效率和穩(wěn)定性等特征，具體如下：
- 與鈣鈦礦表面相互作用強(qiáng)：通過(guò)密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，345FAn 與鈣鈦礦表面表現(xiàn)出很強(qiáng)的相互作用，能較好地與鈣鈦礦結(jié)合。
- 提高電池效率：可用于處理 Cs?.??MA?.??FA?.?PbI?鈣鈦礦薄膜，經(jīng)其處理的器件認(rèn)證光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）可達(dá) 24.09%。在反向電壓掃描下，可使冠軍 PCE 從 19.9% 提高到 20.8%，開(kāi)路電壓（V?c）為 10.13V，填充因子（FF）為 74.2%，短路電流密度（J?c）為 2.77mA/cm?2。
- 增強(qiáng)電池穩(wěn)定性：345FAn 能抑制配體嵌入 3D 鈣鈦礦中，提高熱應(yīng)力下的界面穩(wěn)定性。經(jīng)其處理的薄膜具有較高的熱穩(wěn)定性，可將器件的 T??（器件效率衰減至初始值 80% 所需時(shí)間）提高到約 810 小時(shí)，將器件穩(wěn)定性提高了 4 倍。
- 誘導(dǎo) n 型特征：紫外光電子能譜（UPS）表明，345FAn 在鈣鈦礦薄膜中可誘導(dǎo)出更多的 n 型特征，在倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中有利于電子提取，能減少非輻射載流子復(fù)合。
同時(shí)345FAn（3,4,5 - 三氟苯胺氫碘酸鹽）作為一種高效的界面鈍化劑，在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）及相關(guān)光電器件領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。其核心優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)分子設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)低反應(yīng)性與強(qiáng)鈍化能力的平衡，顯著提升器件的效率與穩(wěn)定性。
一、核心應(yīng)用領(lǐng)域
1. 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）的界面工程
表面缺陷鈍化與載流子調(diào)控
345FAn 的三氟苯胺基團(tuán)通過(guò)氫鍵和配位作用修復(fù)鈣鈦礦表面的鉛空位（Pb2?）和碘空位（I?），減少非輻射復(fù)合中心。例如，在 Cs?.??MA?.??FA?.?PbI?器件中，345FAn 處理后器件的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）從 19.9% 提升至 24.09%，開(kāi)路電壓（V?C）達(dá)到 1.13 V，填充因子（FF）提升至 74.2%。其作用機(jī)制包括：
-
- n 型摻雜效應(yīng)：通過(guò)誘導(dǎo)鈣鈦礦薄膜的 n 型特征，優(yōu)化電子提取效率，減少界面電荷積累。
- 能帶彎曲調(diào)控：在倒置 PSCs 中，345FAn 可引起鈣鈦礦能帶向下彎曲，降低電子傳輸勢(shì)壘，提升電荷收集效率。
高溫穩(wěn)定性強(qiáng)化
345FAn 處理的鈣鈦礦薄膜在 85°C 退火后，光致發(fā)光（PL）強(qiáng)度衰減速度顯著低于傳統(tǒng)銨鹽鈍化劑。在 ISOS-L-3 協(xié)議（85°C、50% 相對(duì)濕度）下，封裝器件的 T??壽命（效率降至初始值 80% 的時(shí)間）長(zhǎng)達(dá) 1560 小時(shí)，是對(duì)照器件的 4 倍以上。這一特性源于其氟取代基增強(qiáng)的疏水性和分子熱穩(wěn)定性。
2. 抑制 2D/3D 鈣鈦礦界面相變
動(dòng)態(tài)界面穩(wěn)定性?xún)?yōu)化
傳統(tǒng)長(zhǎng)鏈銨配體（如 PEA）在高溫下易滲透至鈣鈦礦體相，導(dǎo)致 2D 相形成和結(jié)構(gòu)降解。345FAn 通過(guò)空間位阻效應(yīng)（STERI 指數(shù) 2.34，遠(yuǎn)高于 PEA 的 1.21）和低反應(yīng)性（結(jié)合能 Eb 更接近鈣鈦礦本體），有效抑制配體滲透和 2D 相生成。時(shí)間分辨反射光譜（TR）顯示，345FAn 處理的薄膜在 85°C 老化 2 小時(shí)后仍無(wú)明顯 2D 相或 PbI?生成，而 PEA 處理的薄膜則出現(xiàn)顯著降解。
大面積制備兼容性
在 1.04 cm2 的大面積器件中，345FAn 鈍化的 PSCs 仍保持 23.3% 的 PCE，且均勻性?xún)?yōu)異，適用于卷對(duì)卷（R2R）涂布工藝。
3. 疊層電池與新型光電器件拓展
- 全鈣鈦礦疊層電池潛力
345FAn 的高功函數(shù)（約 5.2 eV）可優(yōu)化寬帶隙（1.6-1.7 eV）鈣鈦礦與低帶隙子電池的能級(jí)匹配。結(jié)合其抑制界面缺陷的能力，有望推動(dòng)疊層電池效率突破 28%。 - 光電探測(cè)器與發(fā)光器件
類(lèi)似脒基配體（如 4FBII）已被用于近紅外探測(cè)器，345FAn 的氟取代基可能進(jìn)一步優(yōu)化材料的電子傳輸性能，適用于高靈敏度光電探測(cè)。此外，其在鈣鈦礦量子點(diǎn)表面的鈍化作用可能提升發(fā)光二極管（PeLEDs）的外量子效率（EQE），尤其在藍(lán)光波段具有潛力。
二、發(fā)展前景與技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1. 技術(shù)優(yōu)勢(shì)：穩(wěn)定性與效率的雙重突破
- 抗?jié)駸崤c熱老化能力
345FAn 的氟取代基增強(qiáng)了分子的疏水性，使其在 85% 相對(duì)濕度下未封裝器件壽命超過(guò) 1200 小時(shí)（效率保持 > 80%），顯著優(yōu)于傳統(tǒng)銨鹽鈍化劑。其熱穩(wěn)定性（85°C 下 T??=1560 小時(shí)）為鈣鈦礦組件的戶(hù)外應(yīng)用提供了關(guān)鍵支撐。 - 普適性與兼容性
345FAn 可兼容多種鈣鈦礦體系（如 FA、Cs 基）及電荷傳輸層（如 C??、SnO?），適用于 n-i-p 和 p-i-n 兩種主流器件結(jié)構(gòu)。
2. 產(chǎn)業(yè)化潛力與政策支持
- 中試線(xiàn)驗(yàn)證與量產(chǎn)基礎(chǔ)
企業(yè)已建成百兆瓦級(jí)鈣鈦礦中試線(xiàn)，自測(cè)效率超過(guò) 15%，為 345FAn 的量產(chǎn)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。PERFEMIKER公司已推出高純度 345FAn 產(chǎn)品（≥95%），支持科研與小批量生產(chǎn)。 - 政策驅(qū)動(dòng)與市場(chǎng)需求
中國(guó)多地（如山東、浙江）將鈣鈦礦技術(shù)納入 “雙碳” 規(guī)劃，明確支持高效鈍化劑的研發(fā)。隨著鈣鈦礦組件成本降至 $0.3/W 以下，345FAn 的規(guī)模化應(yīng)用將加速。
3. 挑戰(zhàn)與未來(lái)研究方向
- 合成成本優(yōu)化
目前 345FAn 的合成需通過(guò)三氟苯胺與氫碘酸的加成反應(yīng)，產(chǎn)率約 60%。需開(kāi)發(fā)更經(jīng)濟(jì)的路線(xiàn)（如催化加氫或電化學(xué)合成）以降低成本。 - 大面積均勻性控制
在 R2R 涂布中，需優(yōu)化 345FAn 溶液的潤(rùn)濕性和干燥動(dòng)力學(xué)，確保鈍化層均勻性。初步研究顯示，通過(guò)調(diào)節(jié)溶劑配比（如 DMF:DMSO=4:1）可改善成膜質(zhì)量。 - 長(zhǎng)期環(huán)境耐久性驗(yàn)證
盡管 345FAn 在高溫高濕下表現(xiàn)優(yōu)異，但其在戶(hù)外真實(shí)環(huán)境（如紫外輻射、機(jī)械應(yīng)力）中的耐久性仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。結(jié)合封裝技術(shù)（如玻璃 / 聚合物復(fù)合封裝）可將器件壽命提升至 25 年以上。
345FAn 憑借其獨(dú)特的分子設(shè)計(jì)（三氟取代 + 銨基），在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了效率與穩(wěn)定性的雙重突破。其在倒置 PSCs 中的高效應(yīng)用（24.09% PCE，1560 小時(shí) T??）為鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。未來(lái)，隨著合成工藝優(yōu)化和大面積制備技術(shù)的突破，345FAn 有望在疊層電池、光電探測(cè)器等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更廣泛的應(yīng)用，推動(dòng)下一代光電子技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，政策支持與中試線(xiàn)驗(yàn)證將加速其商業(yè)化進(jìn)程，使其成為鈣鈦礦技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)的核心材料之一。
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