Br-2PACz，即2-(3,6-二溴-9H-咔唑-9-基)乙基膦酸，是一種含溴取代基的咔唑類膦酸衍生物，化學(xué)式為C??H??Br?O?P，分子量433.03。它由一個(gè)電子豐富的咔唑端基、乙基鏈以及磷酸錨基組成，能夠在金屬氧化物（如 ITO、FTO、NiOx）表面形成致密、取向良好的單分子層。其分子結(jié)構(gòu)中包含咔唑環(huán)、溴原子和膦酸基團(tuán)，這些結(jié)構(gòu)單元賦予了它獨(dú)特的電子性質(zhì)和化學(xué)活性。
應(yīng)用領(lǐng)域
Br?2PACz 通過(guò)其較高的工作函數(shù)（≈5.8?eV）和深HOMO（≈?6.01?eV）顯著提升空穴提取效率，降低界面非輻射復(fù)合。
1、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池
Br-2PACz可作為空穴傳輸層或界面修飾層，通過(guò)優(yōu)化能級(jí)匹配、鈍化缺陷和改善載流子傳輸效率，提升電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。例如，中山大學(xué)吳武強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)利用Br-2PACz修飾鈣鈦礦/空穴傳輸層界面，顯著提高了器件的開(kāi)路電壓和填充因子，實(shí)現(xiàn)了高效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。在p?i?n型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中，使用Br?2PACz作為空穴選擇層可實(shí)現(xiàn)19.5%以上的光電轉(zhuǎn)換效率，并在連續(xù)光照230?h后仍保持80%初始效率，顯示出優(yōu)異的穩(wěn)定性。
2、鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）
在藍(lán)色鈣鈦礦LED中，Br-2PACz通過(guò)摻雜方式改善載流子注入平衡，鈍化鈣鈦礦薄膜中的缺陷，有效提高了光致發(fā)光量子產(chǎn)率和器件的外部量子效率。中科院半導(dǎo)體所游經(jīng)碧團(tuán)隊(duì)的研究表明，Br-2PACz摻雜的藍(lán)色鈣鈦礦LED外部量子效率可達(dá)24.03%，并展現(xiàn)出良好的光譜和操作穩(wěn)定性。
3、有機(jī)太陽(yáng)能電池
Br-2PACz及其衍生物可作為自組裝單分子層（SAMs），用于修飾電極表面，優(yōu)化能級(jí)排列、降低界面電阻，并增強(qiáng)光活性層與電極之間的粘附性，從而提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能和穩(wěn)定性。例如，北卡羅萊納州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，Br-2PACz相比傳統(tǒng)空穴傳輸層PEDOT:PSS，能顯著提高有機(jī)光伏電池的界面剝離強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。ITO/Br?2PACz電極的工作函數(shù)顯著高于PEDOT:PSS，推動(dòng)器件功率轉(zhuǎn)換效率達(dá)到18.4%以上，且器件的開(kāi)路電壓、短路電流和填充因子均優(yōu)于傳統(tǒng)空穴傳輸層
4、柔性光電器件
在柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池和有機(jī)太陽(yáng)能電池中，Br-2PACz有助于解決柔性基底與光活性層之間的界面問(wèn)題，提高器件的機(jī)械柔韌性和耐彎折性。武漢理工大學(xué)黃文超團(tuán)隊(duì)通過(guò)Br-2PACz與其他小分子的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了超薄柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池的高效率和高穩(wěn)定性。通過(guò)在ITO表面沉 Br?2PACz，可實(shí)現(xiàn)電極的可回收再利用，降低材料成本并提升器件的循環(huán)壽命。
Br?2PACz作為一種高工作函數(shù)、化學(xué)穩(wěn)定的咔唑基磷酸酯SAM，已在鈣鈦礦/有機(jī)光伏、電致發(fā)光、柔性電子以及界面工程等多個(gè)光電領(lǐng)域展現(xiàn)出提升效率、改善穩(wěn)定性和降低成本的顯著優(yōu)勢(shì)。
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