浙江
浙江大学李昌志教授团队在《Nature Materials》发表最新研究成果，开发了一种“反应性调控的连续碳氮偶联缩聚”新方法，实现了功能化聚芳胺的精准合成，并成功应用于高效钙钛矿太阳能电池。基于该技术制备的三元聚合物空穴传输层使电池效率突破25.2%，且具备优异的规模化生产能力与稳定性。这一成果为有机光电子器件的大规模应用提供了关键材料基础。
技术突破：两步调控实现精准聚合
传统碳碳（C-C）偶联聚合存在批次差异大、成本高等问题。研究团队创新性地采用钯催化的连续碳氮（C-N）偶联策略，通过两步反应循环精准调控中间体活性：
1.首步循环：高活性伯芳胺与二溴联苯反应生成双功能仲芳胺中间体，其反应活性降低并保持“休眠”状态；
2.次步循环：待伯芳胺完全消耗后，中间体与剩余二溴联苯继续偶联，形成分子量分布窄（分散度D≈1.6）的聚芳胺（图1）。
该方法从0.5克至500克规模连续放大实验中均保持高度一致性，第三方验证的千克级合成成功率超过90%（图2）。
图1.交叉偶联缩聚。
图2.机械研究。
材料创新：三元聚合物优化界面性能
通过引入甲氧基取代芳胺单体，团队设计出三元共聚物PTAMA。相较于传统非极性聚芳胺（如PTAA），PTAMA表现出：
·界面亲和性提升：接触角从PTAA的75°降至51°，促进钙钛矿前驱体溶液均匀铺展；
·晶体质量优化：钙钛矿薄膜晶粒更致密，缺陷态密度降低（图4d,e）；
·载流子提取增强：光致发光淬灭效率提升，非辐射电压损失减少18 mV。
应用成果：高效稳定钙钛矿电池
基于PTAMA空穴传输层的倒置钙钛矿太阳能电池（结构：ITO/NiOx/HTL/钙钛矿/PCBM/BCP/Ag）实现：
· 效率突破：认证效率25.2%（活性面积5.97 mm²），大面积器件（128 mm²）效率达23.2%；
· 稳定性优异：连续1太阳光等效照射1400小时后，性能保持初始值的83%，远超PTAA器件（700小时降至80%）；
· 低滞后效应：正反向扫描效率偏差可忽略（图4a,f）。
图 3.基板范围。
图4.PSC的装置性能。
行业意义与展望
该研究不仅为功能化共轭聚合物的精准合成提供了普适性方法，更推动了钙钛矿太阳能电池的产业化进程。新方法兼具低成本、高重复性与规模化潜力，未来可拓展至有机发光二极管、场效应晶体管等领域，助力柔性电子器件发展。
来源：高分子科学前沿
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