PTAA疏水表面释放与能级对齐策略实现稳定柔性钙钛矿太阳能模组

针对PTAA（聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]）疏水性和界面能级失配导致柔性钙钛矿太阳能模组(F-PSMs)效率低的问题，研究人员通过引入MeO-2PACz改性层，成功实现64 cm2 大尺寸模组16.6%的创纪录效率，并在85°C/85%RH条件下保持80.3%初始效率，为可穿戴能源器件提供了可靠解决方案。

　　

在追求碳中和的时代背景下，柔性钙钛矿太阳能模组(F-PSMs)因其轻质、可弯曲的特性，被视为可穿戴设备和建筑一体化光伏的革命性材料。然而，作为关键空穴传输层的PTAA材料却存在两大致命缺陷：其强疏水性导致大面积钙钛矿薄膜难以均匀沉积，而界面能级失配又造成严重的电荷复合损失。更棘手的是，传统DMF溶剂清洗法会因挥发导致亲水性不可持续，这些问题严重制约着F-PSMs的商业化进程。

天津大学的研究团队在《Journal of Energy Chemistry》发表的研究中，创新性地采用含甲氧基的[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸(MeO-2PACz)对PTAA进行表面修饰。通过原子力显微镜(AFM)和开尔文探针力显微镜(KPFM)揭示，该分子能利用空间位阻效应均匀分布在PTAA表面，将表面电位波动从-72.7至-269.7 mV的剧烈波动降至稳定范围。同步辐射光电子能谱证实，修饰后的界面真空能级偏移从0.38 eV优化至0.12 eV，显著提升了空穴提取效率。

关键技术包括：AFM/KPFM表征表面形貌与电位分布，接触角测试评估亲水性时效，64 cm²
大面积狭缝涂布制备柔性器件，以及85°C/85%RH加速老化测试。研究团队特别建立了弯曲半径5 mm的机械疲劳模型，通过1000次循环测试验证器件可靠性。

【Results and discussion】章节显示，MeO-2PACz修饰使PTAA接触角从78.3°降至16.5°，且保持72小时不反弹，而DMF处理组在6小时内即回升至原始水平。X射线衍射证实该处理诱导出(100)晶面择优取向的钙钛矿薄膜，非辐射复合损失降低23%。封装模组在AM1.5G持续光照1000小时后，效率仅衰减12.8%，远优于对照组的31.7%损失率。

【Conclusions】指出该研究实现了三重突破：①通过分子立体构型设计解决PTAA聚集难题；②同步优化能级对齐与界面浸润性；③建立可放大的柔性器件制备工艺。特别值得注意的是，在航空航天领域关注的功率-重量比指标上，该模组达到1.2 kW/kg，为目前PTAA基F-PSMs的最高值。

这项研究的意义在于：首次证明小分子修饰可同时解决有机空穴传输层的物理化学性质失配问题，为其他疏水性聚合物界面工程提供普适性策略。其开发的"分子位阻稳定化"概念，可能推动柔性光电器件从实验室走向产业化。文末作者建议未来研究可探索该技术在全溶液加工卷对卷生产工艺中的适用性，这或将彻底改变柔性光伏的制造范式。