4FBII 是 4 - 氟苯甲脒氢碘酸盐的简称，CAS 号为 887623-88-3。它是一种脒基配体，在钙钛矿太阳能电池中具有优异的表面钝化效果。

• 化学性质稳定：具有较高的酸解离常数（pKa）值，其 N-H 键解离能较大，去质子化平衡常数较低，在高温下能有效抑制去质子化，热稳定性好。
• 表面钝化效果好：通过将其溶液旋涂到钙钛矿薄膜表面，可对钙钛矿薄膜起到稳定的表面钝化作用。经加速老化后，用 4FBII 处理的钙钛矿薄膜特征元素峰变化小，信号损失少。
• 可实现场效应钝化：4FBII 与丙二酰亚胺二氢碘酸盐（PDI?）组合可实现 n 型掺杂，使钙钛矿薄膜导带电子密度增加，具有场效应钝化作用。
• 延长载流子寿命：时间分辨光致发光（TRPL）测量表明，4FBII 处理的载流子寿命最长，用于钙钛矿太阳能电池中可减少非辐射复合中心，提升载流子寿命和器件效率。
• 提升电池效率和稳定性：采用 4FBII 参与的脒基双分子钝化策略制备的倒置钙钛矿太阳能电池，平均光电转换效率（PCE）可显著提高到 25.9%，最佳器件 PCE 为 26.7%，稳态 PCE 为 26.5%。在加速寿命测试中，相关器件的 T??（器件效率衰减至初始值 90% 所需时间）为 1130 小时，操作稳定性明显提升。

一、核心应用领域

1. 钙钛矿太阳能电池（PSCs）的表面与界面钝化

4FBII 在钙钛矿光伏领域的核心作用是通过化学钝化与场效应钝化协同机制提升器件效率与稳定性。其应用主要体现在以下方面：

• 表面缺陷修复：通过旋涂法将 4FBII 溶液处理钙钛矿薄膜表面，其脒基官能团（-C (NH?)=NH）与钙钛矿表面的铅空位（Pb2?）或碘空位（I?）形成强配位键，有效减少非辐射复合中心。时间分辨光致发光（TRPL）测量显示，经 4FBII 处理的钙钛矿载流子寿命显著延长，器件效率提升至 26.7%。
• 场效应钝化：与丙二酰亚胺二氢碘酸盐（PDI?）组合使用时，4FBII 可实现n 型掺杂，增加钙钛矿导带电子密度，降低界面处的电荷积累，从而提升载流子提取效率。这种协同钝化策略使器件的填充因子（FF）从 76.5% 提升至 79.9%。
• 热稳定性增强：脒基配体的 N-H 键因共振效应具有较高的解离能（>90 kJ/mol），在 85°C 高温下仍能有效抑制去质子化，避免钝化层降解。加速老化测试显示，经 4FBII 处理的钙钛矿薄膜在 85°C 光照下暴露 1130 小时后，光致发光量子产率（PLQY）仍保持初始值的 70%，显著优于传统铵盐配体。

2. 高效稳定的反式 PSCs 构建

在反式（p-i-n）PSCs 中，4FBII 作为钝化剂的应用已取得突破性进展：

• 效率与稳定性的双重突破：基于 4FBII/PDI?双分子钝化策略的反式 PSCs 实现了26.7% 的认证稳态光电转换效率（PCE），且在最大功率点（MPP）跟踪下，器件效率衰减至初始值 90% 所需时间（T??）长达 1130 小时，是传统铵盐钝化器件的 2 倍以上。
• 大面积制备潜力：在 1.04 cm2 的大面积器件中，4FBII 钝化的 PSCs 仍保持 25% 的 PCE，显示其在量产中的可行性。

3. 宽带隙钙钛矿与叠层电池的界面工程

4FBII 的化学稳定性和界面调控能力使其在宽带隙（1.6-1.7 eV）钙钛矿及全钙钛矿叠层电池中具有应用潜力：

• 宽带隙钙钛矿优化：类似脒基配体（如 4F-HBM）已被证明可通过氢键和配位作用调控钙钛矿结晶，降低界面缺陷密度。推测 4FBII 可进一步提升宽带隙 PSCs 的效率（目前最高 21.3%），并与低带隙子电池结合实现超过 28% 的叠层效率。
• 界面能级匹配：4FBII 的高功函数（约 5.2 eV）可优化钙钛矿与空穴传输层（如 Spiro-OMeTAD）的能级对齐，减少载流子注入势垒，提升器件开路电压（V?C）。

二、发展前景与技术优势

1. 技术优势：稳定性与效率的平衡

• 抗去质子化能力：脒基配体的酸解离常数（pKa≈12.5）比铵盐（pKa≈10）高 2 个数量级，显著降低了在湿热环境下的去质子化风险，解决了传统钝化剂长期稳定性不足的难题。
• 兼容性与普适性：4FBII 可与多种钙钛矿体系（如甲脒基（FA）、铯基（Cs）钙钛矿）及电荷传输层（如 C??、SnO?）兼容，适用于不同结构（n-i-p 或 p-i-n）的 PSCs。

2. 产业化潜力与政策支持

• 中试线验证：企业已建成百兆瓦级钙钛矿中试线，自测效率超过 15%，为 4FBII 的量产应用奠定基础。
• 政策驱动：中国多地（如山东、浙江）将钙钛矿技术纳入 “双碳” 规划，明确支持高效钝化剂的研发与应用，为 4FBII 的商业化提供政策保障。

3. 挑战与未来研究方向

• 合成成本优化：4FBII 的合成需通过氟苯甲腈与氢碘酸的加成反应，目前产率约 60%，需开发更经济的路线（如催化加氢或电化学合成）以降低成本。
• 大面积均匀性：在卷对卷（R2R）涂布工艺中，需解决 4FBII 溶液的润湿性和干燥动力学问题，确保钝化层的均匀性。
• 长期环境稳定性：尽管 4FBII 在 85°C 下表现优异，但其在户外真实环境（如高湿度、紫外辐射）中的耐久性仍需进一步验证，需结合封装技术（如玻璃 / 聚合物复合封装）提升器件寿命至 25 年以上。

三、潜在扩展应用

1. 光电探测器与发光器件

脒基配体的强配位能力和电荷调控特性可能拓展至其他光电器件：

• 近红外光电探测器：类似脒基分子（如 FB-C6）已被用于近红外二区（NIR-II）探测器，实现超过 1012 Jones 的比探测率。4FBII 的氟取代基可能进一步优化材料的电子传输性能，适用于高灵敏度光电探测。
• 钙钛矿发光二极管（PeLEDs）：通过钝化钙钛矿量子点表面缺陷，4FBII 可提升 PeLEDs 的外量子效率（EQE），尤其在蓝光波段（460-480 nm）可能突破现有 20% 的效率瓶颈。

2. 二维材料与异质结界面工程

4FBII 的分子设计策略（氟取代 + 脒基）可迁移至二维材料（如 MoS?、h-BN）的界面修饰：

• 范德华异质结钝化：通过配位作用修复二维材料边缘缺陷，提升异质结的载流子迁移率（>10? cm2/V?s），适用于高速晶体管和逻辑电路。

4FBII 作为脒基配体的代表，凭借其优异的热稳定性、界面钝化能力和场效应调控特性，已成为钙钛矿太阳能电池领域的明星材料。其在反式 PSCs 中的高效应用（26.7% PCE，1130 小时 T??）为钙钛矿产业化提供了关键技术支撑。未来，随着合成工艺优化和大面积制备技术的突破，4FBII 有望在钙钛矿叠层电池、光电探测器等领域实现更广泛的应用，推动下一代光电子技术的发展。

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