MPA‑CPA((2‑(4‑(双 (4‑甲氧基苯基) 氨基) 苯基)‑1‑氰基乙烯基) 膦酸,CAS 号:2212003‑31‑9)是一种自组装单分子层(SAM)材料。分子由二甲氧基三苯胺端基、氰基乙烯连接基团以及膦酸锚固基团三部分构成。经过 MPA‑CPA 修饰的基底,能够在埋层界面处得到缺陷极少的高质量钙钛矿薄膜。该材料可构筑超润湿底层,为钙钛矿成膜提供理想基底,从而制备兼具高效率与优异稳定性的钙钛矿太阳能电池。
MPA‑CPA 属于两亲性分子:连接单元上带有亲水性氰基‑乙烯基团与膦酸锚固基团,同时端基为疏水性甲氧基取代三芳胺。亲水性基团提升自组装单分子层的表面亲水性,无需预润湿处理,钙钛矿前驱体溶液即可在 MPA‑CPA 修饰基底上具备优异润湿性,能够生成均匀性的大面积钙钛矿薄膜。膦酸锚固基团还可在基底电极与钙钛矿活性层之间构筑无针孔、连续完整的界面。
锚固基团可发挥出色缺陷钝化作用:氰基与膦酸基团可通过 Pb‑N 键、Pb‑O 键与铅离子发生协同配位,大幅减少深能级缺陷。经 MPA‑CPA 自组装单分子层钝化后的钙钛矿薄膜,光致发光量子产率(PLQY)可达 17%,为 2PACz 钝化钙钛矿薄膜的两倍。
MPA‑CPA 可用作有机太阳能电池与钙钛矿太阳能电池的空穴选择接触层,是 PEDOT:PSS 的高性能替代材料;可采用低浓度溶液法加工,典型使用浓度为 1 mM,工艺便捷。
常用加工溶剂:无水乙醇(异丙醇 IPA、异丙醇 / 二甲基甲酰胺混合溶剂同样适用) 常用工作浓度:1.0 mg/mL
标准加工流程:将 MPA‑CPA 溶于无水乙醇配制成 1.0 mg/mL 溶液;在氮气手套箱内,将该溶液滴于基底,3000 rpm 旋涂 30 s;随后 100 ℃退火 10 min,退火结束冷却至室温(文献 DOI:10.1126/science.adg3755)。 修饰后的基底可进一步采用二甲基亚砜 (DMSO)/ 二甲基甲酰胺 (DMF) 体积比 4:1 的混合溶剂旋涂清洗,3000 rpm 旋涂 30 s,之后 100 ℃退火 5‑10 min。