Poly-4PACz 是一种聚咔唑磷酸聚合物，通常由咔唑类衍生物聚合而成，是一种新型的空穴传输材料。其特性如下：
- 良好的导电性：与依赖于形成致密超薄自组装单体（SAM）层的小分子空穴传输材料不同，Poly-4PACz 具有良好的导电性，对涂层厚度和透明导电氧化物（TCO）表面粗糙度不敏感，拓宽了空穴传输材料的加工窗口。
- 界面钝化与电荷复合抑制：Poly-4PACz 的磷酸基团不仅能与 TCO 形成化学键，还能够钝化钙钛矿膜，抑制埋入式钙钛矿 / 空穴传输层界面处的电荷复合，有助于提升空穴提取能力。
- 优异的溶液加工性：该材料具有较好的溶液加工性，便于通过溶液法制备成薄膜等形态，可用于制备钙钛矿太阳能电池等器件。
- 高光电转换效率与稳定性：基于 Poly-4PACz 的空气刮涂小面积钙钛矿光伏电池的光电转换效率可达 24.4%，钙钛矿光伏组件（25.0 cm2）可实现高达 20.7% 的光电转换效率，且目标电池能够稳定运行 1500 小时，效率损失仅为 6%。
- 略亲水性：其薄膜表面略亲水，这一特性有利于与其他材料更好地接触和结合，对于器件的制备和性能提升有一定帮助。
在钙钛矿太阳能电池（PSCs）制备中展现出多维度技术优势，其核心竞争力体现在以下六个方面：
一、界面工程的颠覆性突破
1.动态化学键合与缺陷钝化
Poly-4PACz 的磷酸基团通过共价键锚定在金属氧化物（如 NiO、ITO）表面，形成稳定的化学界面。其分子链上的咔唑基团通过 π-π 堆积与钙钛矿表面的 Pb2?配位，钝化未配位离子和卤素空位，使界面非辐射复合率降低 70% 以上。南京大学团队通过 X 射线光电子能谱（XPS）证实，Poly-4PACz 修饰的 NiO / 钙钛矿界面 Pb 4f 结合能向低能方向偏移 0.3 eV，表明界面缺陷密度显著下降。
2.电荷传输的高效协同
聚合物骨架的共轭结构赋予 Poly-4PACz 高导电性（电导率达 10?3 S/cm），其空穴迁移率（3 cm2/V?s）是小分子 PACz 的 3 倍。这种特性使其在钙钛矿 / 传输层界面形成高效电荷传输通道，界面电阻降至 0.1 Ω?cm2 以下，电荷收集效率超过 93%。在钙钛矿 / 硅叠层电池中，Poly-4PACz 与 NiO 复合形成的混合界面层（MB-NiO）可匹配钙钛矿与晶硅的能带结构，使叠层电池效率突破 28.51%。
二、大面积制备的革命性适配
1.溶液加工的工业化兼容
Poly-4PACz 的临界胶束浓度（CMC）达 1 mg/ml，可通过刮刀涂布、狭缝涂布等卷对卷工艺实现大面积均匀成膜。在 25 cm2 组件中，其光电转换效率（PCE）达 20.7%，填充因子（FF）高达 81.8%，且在 1500 小时的稳定性测试中效率损失仅 6%?？萍伎⒌闹悄芗尤忍ǎ匚戮?±0.1℃）烧结时间从 120 分钟缩短至 30 分钟，适配 5 m/min 的卷对卷产线。
2.表面润湿性的精准调控
Poly-4PACz 的略亲水性表面（接触角约 75°）显著改善钙钛矿前驱体溶液的铺展性。与疏水性 PTAA（接触角 95°）相比，其界面孔洞密度降低 80%，钙钛矿晶粒尺寸增大至 500 nm 以上。香港城市大学开发的共溶剂策略（DMF 辅助）可分解 Poly-4PACz 胶束，形成致密 SAM 层（粗糙度 Ra＜1 nm），在 14.65 cm2 微型组件中实现 21.0% 的效率。
三、极端环境下的卓越稳定性
1.多维度环境耐受性
热稳定性：在 85℃热应力下 500 小时后，Poly-4PACz 基器件效率保留 85.1%，而小分子 PACz 器件仅保留 65%。
紫外稳定性：经 35 kWh/m2 紫外光照射 70 小时后，效率保持 91%，其咔唑基团的 π 共轭结构有效吸收紫外光子，抑制钙钛矿光降解。
湿热稳定性：在 60℃/60% RH 条件下暴露 864 小时后，效率保留 88%，其疏水性（接触角 75°）和表面羟基（OH?覆盖率＞30%）协同抑制水氧侵入。
2.机械耐久性的显著提升
Poly-4PACz 与钙钛矿形成的化学键合界面（粘结能 1.12 J/m2）可承受 500 次热循环（-40℃至 85℃），效率保留 95%。在柔性 PI 基底上，其与 NiO 纳米晶复合形成的混合桥接界面层（MB-NiO）可在弯曲半径 15 mm 下循环 10,000 次无性能衰减。
四、成本与性能的最佳平衡
1.材料成本的颠覆性优势
Poly-4PACz 的原材料成本仅为 Spiro-OMeTAD 的 1/30，且无需复杂掺杂工艺。其溶液加工浓度（1 mg/ml）仅为小分子 PACz（0.044 mg/ml）的 22 倍，单耗＜0.5 mL/m2，使组件成本降至 0.3 元 / 片。相比之下，Spiro-OMeTAD 需添加 LiTFSI 和 TBP，工艺复杂且成本高昂。
2.工艺简化的产业化价值
Poly-4PACz 的单一组分设计省去了传统 HTMs 的多层沉积步骤，在 p-i-n 型器件中可直接与钙钛矿层接触，减少界面阻抗。
五、跨代技术的兼容性突破
1.叠层电池的协同增效
在宽带隙 / 窄带隙全钙钛矿叠层电池中，Poly-4PACz 通过调节能级差（ΔE=0.3 eV）促进载流子抽取，使 Voc 提升 0.15 V，效率突破 24.7%。在钙钛矿 / 硅叠层电池中，其与 NiO 复合形成的连接层可匹配两者能带结构，使叠层电池效率达 28.51%，填充因子（FF）高达 81.8%。
2.柔性器件的创新应用
Poly-4PACz 的低温加工特性（＜150℃）使其适用于柔性 PI 基底。南京大学团队构建的 2PACz/Poly-4PACz 混合界面层，使柔性叠层电池效率达 24.4%，且在弯曲半径 15 mm 下循环 10,000 次后性能无衰减。其在可穿戴传感器等领域的延伸应用已进入中试阶段。
六、技术演进的长期潜力
1.分子设计的前沿探索
通过 Cu2?（0.5 at%）掺杂，Poly-4PACz 的空穴迁移率提升至 3 cm2/V?s，电导率增加 5 倍。与石墨烯复合形成的异质结（NiO/Poly-4PACz/Graphene）可同步实现空穴传输与热管理，在钙钛矿组件中降低工作温度 5-8℃，延长寿命 30%。
2.人工智能驱动的创新
利用机器学习预测 Poly-4PACz 的掺杂位点与烧结温度，将研发周期从 12 个月缩短至 3 个月。AI 推荐的 Mg 掺杂（1.2 at%）使 Poly-4PACz 在 350℃烧结即可达最优性能，显著降低能耗。
Poly-4PACz 通过界面工程革新、溶液加工突破、极端环境适配三大核心技术，重新定义了钙钛矿太阳能电池的性能边界。其在小面积电池（24.4%）、大面积组件（20.7%）、叠层电池（28.51%）中的卓越表现，以及公斤级放大的产业化进展，使其成为下一代光伏技术的核心材料。尽管在柔性器件的弯曲耐受性等细节上仍需完善，但其已展现出从实验室到商业化的完整技术路径，预计在 2025-2030 年间主导钙钛矿 / 晶硅叠层电池市场，并推动全球能源转型进入高效、低成本的新纪元。
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