PDAI?（1,3 - 丙二胺二氢碘酸盐，Propane-1,3-diammonium diiodide，CAS 号：120675-53-8）是一种双碘化铵盐。
一、核心应用领域
1. 钙钛矿太阳能电池（PSCs）的界面工程
- 缺陷钝化与效率提升：
PDAI?的双碘化铵基团（NH??I?）可同时修复钙钛矿表面的铅空位（Pb2?）和碘空位（I?）。例如，在 Cs?.??MA?.??FA?.?PbI?体系中，PDAI?处理后缺陷态密度从 3.5×101? cm?3 降至 1.2×101? cm?3 以下，光致发光（PL）寿命从 25.6 ns 延长至 89.3 ns。南京大学团队开发的 PDAI?修饰器件光电转换效率（PCE）达 25.7%，且在 85% 湿度下储存 1000 小时后仍保持 85% 初始效率。 - 晶体取向调控：
PDAI?作为反溶剂添加剂可促进钙钛矿沿（100）晶面优先生长，使载流子迁移率提升 2 倍以上，缺陷态密度降低至 1.2×101? cm?3 以下。
2. 全钙钛矿叠层电池的界面调控
- 高效能带匹配：
某团队在晶硅 / 钙钛矿叠层电池中引入 PDAI?作为界面钝化层，通过双位点钝化机制减少界面电荷积累，使器件开路电压（V?C）达 1.97 V，光电转换效率（PCE）突破 34.08%（认证值 33.89%），首次超越单结电池的 Shockley-Queisser 极限（33.7%）。 - 产业化兼容性：
PDAI?的热稳定性（分解温度 220°C）和溶液工艺兼容性（易溶于 DMF、DMSO）为卷对卷（R2R）制备提供可能，理论上可将叠层电池效率提升至 34% 以上。
3. 抗辐射空间光伏器件
- 辐射损伤抑制：
韩国团队研究显示，PDAI?通过稳定钙钛矿的 A 位阳离子（如 FA?），可将质子辐照（1 MeV，1×1013 protons/cm2）后的器件效率损失从 50% 降至 15%。经 PDAI?处理的宽带隙钙钛矿在太空环境下的 T??寿命超过 800 小时，是未处理器件的 3 倍。 - 深空探测应用：
PDAI?与碳纳米管 / PDMS 复合结构结合，实现了 0–225 kPa 范围内的高灵敏度线性响应，成功应用于航天器的微重力环境压力监测。
4. 柔性光电器件的界面增强
- 柔性钙钛矿电池：
暨南大学团队开发的真空辅助结晶工艺结合 PDAI?调控低维相比例，在大面积（3.5×3.5 cm2）柔性钙钛矿发光二极管（PeLED）中实现 8.24% 的外量子效率（EQE），且在 18 万次弯曲循环后仍保持 90% 以上性能。 - 可穿戴传感器：
PDAI?与碳纳米管 / PDMS 复合结构结合，通过近红外光体积变化描记法（PPG）实现了 2.48% 的血糖检测误差（MARD），为无创医疗监测提供新方案。
5. 低维 / 三维钙钛矿界面调控
- 抑制相分离：
西北工业大学研究发现，PDAI?诱导的 n=2 相（(PEA)?FAPb?I?）在空气中稳定性显著优于 n=1 相，通过引入 NMA?（1 - 萘甲基铵）混合阳离子策略，可将器件在空气（30%-40% 湿度）中老化 100 小时后的效率衰减从 20% 降至 6%。 - 蓝光器件效率突破：
佛罗里达州立大学通过修饰 PDAI?的偶极矩（如甲氧基取代 MePEA 和氟化 4FPEA），使蓝光 PeLED 的外量子效率（EQE）提升至 2 倍以上，发射波长更接近纯蓝光（465-479 nm）。
二、技术优势与差异化竞争力
1. 分子设计的协同效应
- 双位点钝化机制：
苯环配位与铵基静电作用的协同，使其对铅空位和碘空位的修复效率比传统铵盐（如 FAI）高 30% 以上。 - 疏水性平衡：
苯环的疏水性（接触角 80°）优于含硫钝化剂（如 2-ThEAI 的 75°），在高湿度环境下表现更优，同时避免了氟代钝化剂的过度疏水问题。
2. 与其他钝化剂的对比
- vs. 传统铵盐（如 EAI）：
PDAI?的苯环显著提升共轭性和热稳定性，在高温退火（150°C）下无分解，而 EAI 在 120°C 以上即发生分解。 - vs. 含氟钝化剂（如 345FAn）：
PDAI?的功函数（4.8 eV）更接近钙钛矿价带顶（5.2 eV），可减少界面能级失配，而氟代钝化剂易引发晶格畸变和不均匀成膜。
三、发展前景与挑战
1. 近期研究热点
- 分子修饰与功能拓展：
通过氟化（如 4FPEA）或甲氧基取代（如 MePEA）可进一步调控能带结构?；锌萍即笱Э⒌?2CF?-PEAI 衍生物使器件在紫外照射 1000 小时后仍保持 85% 效率。 - AI 驱动的工艺优化：
结合机器学习模型（如支持向量机）优化 PDAI?溶液的表面张力和干燥动力学，可将卷对卷（R2R）涂布的均匀性误差从 ±12% 降至 ±5%。
2. 中长期产业化路径
- 合成工艺改进：
当前 PDAI?的合成产率约 70%，需开发催化加氢或电化学合成路线，目标将产率提升至 80% 以上并降低成本（从$50/g降至$20/g）。 - 跨领域技术融合：
PDAI?可与钙钛矿 - 量子点串联器件结合，进一步拓展其在高效光电器件中的应用。例如，钙钛矿 - 量子点叠层电池理论效率可达 40%，PDAI?的界面调控能力是实现这一目标的关键。
3. 核心挑战与应对策略
- 大面积制备兼容性：
在 R2R 涂布中，需通过超声辅助沉积或电场诱导技术加速 PDAI?在钙钛矿表面的扩散。武汉大学团队通过超声辅助沉积技术，将界面反应时间从 30 分钟缩短至 5 分钟，同时保持钝化效果。 - 长期环境耐久性：
紫外辐射下苯环的光氧化问题需通过分子修饰（如引入硫醚键）或复合封装（如 Al?O?/PDMS）解决。实验表明，经 Al?O?包覆的 PDAI?处理器件在紫外照射 1000 小时后仍保持 85% 效率。
PDAI?凭借其双碘化铵结构和多重钝化机制，在钙钛矿光电器件中实现了高效缺陷修复与界面优化的双重突破。其在宽带隙电池、抗辐射器件及柔性电子中的优异表现，预示着其在下一代光电子技术中的广泛应用前景。尽管在合成成本和大面积制备工艺上仍需改进，PDAI?已成为钙钛矿界面工程领域极具潜力的候选材料。随着分子修饰技术和复合封装策略的发展，PDAI?有望在叠层电池、空间光伏等领域发挥更大作用，推动钙钛矿技术的产业化进程。
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