新型富勒烯衍生物受体材料的合成及其在有机太阳能电池中的应用

富勒烯及其衍生物是聚合物太阳能电池中使用的最重要的一类电子受体材料。尤其是可溶性衍生物[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)，这种材料具有良好的溶解性，是目前在太阳能电池领域中一种广泛应用的经典的电子受体材料。然而，PCBM 在长波长弱的吸收以及低的LUMO能级在一定的程度上降低了有机太阳能电池的转化效率。因此，设计并合成新的富勒烯衍生物来提高有机太阳能电池的效率，对有机太阳能电池发展具有重要的意义。本申请主要是设计并合成新型富勒烯衍生物来替代或超越PCBM 在有机太阳能电池中的应用。我们通过对富勒烯分子进行给电子基团的修饰、调整给受体共混膜的相分离等来设计合成一类具有三苯胺或咔唑的富勒烯衍生物、一类具有很好结晶性的含硅富勒烯衍生物和含有不同烷基链的富勒烯衍生物，将他们用于有机太阳能电池中受体的研究，期望能够提高有机太阳能电池的效率。通过实验筛选得到适合于更多给体材料的电子受体材料

在本项目的支持下，我们开展如下工作：（1）制备了一种新型的醇溶性富勒烯衍生物（FN-60）作为阴极界面修饰层材料。FN-60界面层是在有机活性层表面通过醇溶液旋涂的方法制备的，这并不会破坏已有的有机活性层结构。基于FN-60/铝电极的太阳能电池器件效率总体上也要优于传统的基于LiF/铝电极的太阳能电池器件。这说明醇溶性的FN-60是聚合物太阳能电池中一种非常有前途的阴极界面材料。（2）合成两种含硅富勒烯衍生物，将他们作为受体取代PCBM，应用于P3HT作为给体的有机聚合物太阳能电池中，最终光电转换效率可达到2.5%。（3）合成一系列含有三苯胺的富勒烯衍生物，在下一步工作中将取代PCBM作为受体，应用于有机聚合物太阳能电池中.目前发表学术论文9 篇，申请专利1项。