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C60衍生物受体光伏材料研究获进展

  C60衍生物作为光伏材料的研究进展

  加成C60茚衍生物方案目前P3HT以聚合物太阳能电池为主体的电压曲线(光照条件:AM1.5,100mW / cm2)
PCBM C60衍生物分子结构在中国科学院有机固体研究院重点实验室和国家自然科学基金重大项目,中美双边国际合作项目和创新团队项目的支持下,美国Solarmer公司近日在新型C60衍生物受体光伏材料聚合物太阳能电池研究方面取得了重大进展,他们合成了一种茚双加成C60衍生物ICBA(见图1),聚合物转换效率为5.44通过与聚(3-己基噻吩)(P3HT)共混而制备的聚合物太阳能电池的最高能量转换效率P3HT基聚合物太阳能电池的最高能量转换效率这一结果最近发表在“美国化学学会杂志”(JACS) P3HT和可溶性C60衍生物PCBM(分子结构参见图3中的F2)是最具代表性的给体和受体光伏材料在聚合物太阳能电池。基于P3HT / PCBM的光伏器件的能量转换效率约为3.5-4.0%,其光伏性能对活性层厚度不敏感(在100-300nm处可获得高效率)。因此,该系统成为大面积聚合物太阳能电池的最佳选择。然而,P3HT / PCBM系统存在开路电压低(约0.6V),激子电荷分离能量损失大等缺点,主要是由于其电子电平匹配较差(PCBM的LUMO能级太低)。为了进一步提高基于P3HT系统的光伏性能,有机固相反应室的研究人员合成了一种富电子茚双加成C60衍生物ICBA,其LUMO能级比PCBM高0.17eV,AM1.5 100毫瓦/平方厘米。在相同条件下,P3HT / PCBBA的开路电压仅为0.58V,能量转换效率为3.88%。 (I-V曲线如图2所示)另外,他们还合成了一系列不同的烷基链长度的PCBM类C60衍生物F1〜F5(分子结构如图3所示),其中F2为PCBM。使用这些C60衍生物作为受体,P3HT制备供体光伏器件,发现取代基的碳链长度对光伏性能有重要影响(能量转换效率3.66%(F1),3.52%(F2),2.28 F3),3.59%(F4)和2.83%(F5)),PV(一个碳链短于PCBM)和F4(两个碳链长于PCBM)F3和F5(多一个碳链长度分别比PCBM和3个C)显着低于PCBM(均超过3.5%)。他们解释了碳链长度对共混膜的电子迁移率和吸光度的影响。这个结果最近被Adv。本功能。母校。 (来源:中国科学院化学研究所)

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