在钙钛矿材料的高性能化研究中,PDAI?(1,4 - 苯二胺二氢碘化物,CAS 120675-53-8)是兼具 “双位点钝化” 与 “刚性支撑” 的强效修饰剂 —— 作为含联苯基的双碘盐,它的分子结构像 “双面修复工具”:两个氨基衍生的铵离子可分别与钙钛矿表面的未配位 Pb2?形成配位键(结合能 - 5.0eV),双碘离子能同时填补相邻的碘空位,联苯基的刚性共轭结构则像 “支架” 一样加固晶界,从多个维度提升材料稳定性。这一特性让它成为钙钛矿太阳能电池(PSCs)效率突破 26%、高温高湿环境下稳定性提升 6 倍的 “强效助剂”,尤其适合对耐用性要求高的光伏应用研究!
核心优势:双碘与刚性结构的 “协同增效”
PDAI?能实现超越单碘盐的钝化效果,源于分子设计的 “精准强化”:
双位点钝化 “效率倍增”:每个 PDAI?分子含两个铵离子和两个碘离子,可同时作用于两个相邻缺陷位点,使缺陷态密度降低 85%(比 PEAI 多降低 15%),光致发光量子产率(PLQY)从 28% 提升至 90%,开路电压(V?c)达 1.19V;
晶界加固 “刚性支撑”:联苯基的平面共轭结构可通过 π-π 堆积与钙钛矿晶格形成更强相互作用,抑制晶界滑移与离子迁移(碘离子扩散系数降低 70%),使钙钛矿薄膜的杨氏模量提升 40%,抗机械应力能力增强;
环境耐受 “双重防护”:双铵离子与 Pb2?的强配位可减少水汽入侵导致的水解(水接触角从 70° 增至 108°),联苯基的疏水性则阻断氧气扩散路径,在 60% RH 环境中,未封装器件效率保持率达 75%(1000 小时),是 PEAI 的 1.5 倍。
三大核心科研应用场景:从高效器件到极端环境
1. 高性能钙钛矿电池的 “效率助推器”
在光伏性能极限探索中,它是突破瓶颈的 “关键变量”:
单结电池效率跃升:在 FAPbI?钙钛矿中添加 8mol% PDAI?,光电转换效率(PCE)从 23.8% 提升至 26.2%,填充因子(FF)从 0.79 增至 0.85,主要源于串联电阻降低 40%(电化学阻抗谱验证),双位点钝化减少了电荷在界面的复合损失;
大面积器件一致性提升:在 5×5cm2 模组中,PDAI?的均匀分散性使效率分布偏差(CV)从 3.5% 降至 1.2%,解决了单碘盐修饰时边缘与中心性能不均的问题,模组效率达 23.1%(小面积电池 26.2%)。
2. 高温高湿环境下的 “稳定核心”
在严苛条件应用研究中,它的耐用性更具优势:
湿热稳定性突破:在 “双 85” 测试(85℃+85% RH)中,PDAI?修饰的器件效率保持率达 65%(500 小时),是 PEAI 修饰器件的 2 倍(30%),XRD 分析显示,钙钛矿晶体结构完整性保持率达 90%(PEAI 组 60%);
抗光氧化能力增强:联苯基的共轭结构可吸收紫外光(300-400nm),减少钙钛矿的光致降解,经 AM 1.5G 连续光照 2000 小时后,器件效率衰减仅 8%(PEAI 组 18%)。
3. 钙钛矿缺陷协同作用研究的 “模型分子”
在材料基础研究中,它是解析多缺陷交互作用的 “理想探针”:
双缺陷钝化机制:通过密度泛函理论(DFT)计算发现,PDAI?的两个铵离子可分别与距离 0.5-0.8nm 的两个 Pb2?结合,形成 “桥连” 结构,协同抑制缺陷间的电荷转移,比单碘盐的孤立钝化更有效;
晶界动力学研究:原位原子力显微镜(AFM)显示,PDAI?修饰的钙钛矿晶界移动速率降低 80%,证实刚性联苯基对晶界的 “锚定” 作用,为设计长效稳定的钙钛矿材料提供理论依据。
实验数据实证:性能与可靠性的 “硬核支撑”
钝化效果:8mol% PDAI?修饰的钙钛矿薄膜,载流子寿命从 100ns 延长至 750ns,非辐射复合速率降低 88%,双位点作用使钝化效率比单碘盐高 20%;
稳定性测试:经 200 次热循环(-40℃至 85℃)后,器件效率保持率 72%(PEAI 组 45%),刚性结构有效抵抗温度变化导致的晶格膨胀收缩;
兼容性验证:与主流钙钛矿体系(MAPbI?、Cs?.?FA?.?PbI?)及传输材料(4PACz、C60)兼容,无化学互溶现象,器件性能保持率>95%。
产品说明书摘要
化学名称:PDAI?(1,4-Phenylenediammonium diiodide)
CAS 号:120675-53-8
纯度:≥99.5%(HPLC 检测),碘含量>99%,重金属残留<0.01ppm(ICP-MS)
溶解性:易溶于 DMF、DMSO(40mg/mL),可溶于 NMP(N - 甲基吡咯烷酮)
储存条件:-20℃真空干燥保存,惰性气体保护,未开封保质期 24 个月,易吸潮需密封保存
推荐使用参数:钙钛矿前驱体添加量 5-10mol%,与 PbI?、FAI 等共溶解,旋涂后退火温度 110-130℃(20 分钟)
订购:400-608-7598