Me-2PACz（2996161-30-7）的定义及应用领域

2025-10-23

Me-2PACz是一种用于钙钛矿太阳能电池等光电器件的自组装单分子层（SAM）材料，全称为甲基-2-(9H-咔唑-9-基)乙基膦酸（2-(3,6-dimethyl-9H-carbazol-9-yl) ethyl) phosphonic acid），是2PACz的甲基化衍生物。其分子式为C16H18NO3P，分子量为303.28。相较于2PACz，Me-2PACz更易溶于极性稍高的有机溶剂。其分子结构包含咔唑基团、膦酸基团和甲基修饰的连接单元，通过膦酸基团与金属氧化物电极（如ITO）表面的羟基形成化学键，实现分子在电极表面的自组装，形成均匀的单分子层，从而作为空穴传输层（HTL）促进空穴的提取和传输，减少界面电荷复合，提升器件性能。HOMO≈?5.3?eV，LUMO≈?2.1?eV，工作函数约 4.9?eV，能够在倒置结构（p?i?n）钙钛矿或有机光伏器件中实现高效的空穴抽取并抑制电子泄漏。

其应用领域主要集中在以下方面：

1. 钙钛矿太阳能电池

Me-2PACz作为空穴传输层，可有效提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性。通过优化界面能级匹配和抑制非辐射复合，有助于实现更高的开路电压、短路电流密度和填充因子，推动钙钛矿电池向商业化应用发展。当用于混合自组装单分子层时，它能有效阻止甲基铵从钙钛矿层迁移，减少器件降解。西南交通大学黄鹏团队将Me-2PACz应用于倒置钙钛矿太阳能电池，在其上面旋涂烟酸（NCA），制备出了高效且紫外稳定的电池，其功率转换效率达到了25.98%。

2. 有机太阳能电池

在有机太阳能电池中，Me-2PACz可替代传统的PEDOT:PSS等空穴传输材料，解决其酸性、吸湿性等问题，提高器件的稳定性和效率，尤其在大面积制备和规模化生产中具有潜在优势，且加工工艺简便、材料用量极低，已成为当前高效OPV体系中最具前景的空穴传输层之一。随着合成成本的进一步下降和大面积沉积技术的成熟，Me?2PACz有望在柔性、卷对卷印刷的商业化有机光伏模块中发挥关键作用。

3. 界面修饰与缺陷钝化

Me-2PACz的分子结构使其能够与钙钛矿或有机活性层形成化学键合，钝化界面缺陷，减少陷阱态密度，抑制电荷复合，从而延长载流子寿命，提升器件的整体性能和稳定性。

Me?2PACz的磷酸酯与ITO/NiO?表面形成Ti-O-P（或 Ni-O-P）键，显著降低界面粗糙度并填补锚定不良导致的空位。实验表明，Me?O?2PACz（MeO?2PACz为Me?2PACz的氧化衍生物）在NiO?上的锚定能够填补界面空洞、实现均匀电位分布，从而抑制电荷在界面处的局部聚集。

4. 光电器件的界面工程

通过与其他功能材料（如氧化铝、硅氧烷弹性体等）协同作用，Me-2PACz可构建复合界面结构，进一步优化电极与活性层之间的电子传输和界面稳定性，拓展其在光电器件中的应用范围。

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