【摘 要】
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富勒烯具有独特的碳笼结构和离域大π键,展现出良好的接受电子能力,能够通过众多化学反应进行衍生化,广泛应用于太阳能电池、生物医药、磁性材料等领域。然而富勒烯只在芳香性溶剂中具有一定的溶解性,在常见溶剂中的低溶解性能,极大限制了富勒烯的应用范围。为了提高富勒烯在常见溶剂中的溶解能力,最常用的方式是通过各种化学反应在富勒烯碳笼表面接上化学基团,比如常用的太阳能电池电子传输层材料[6,6]-苯基-C61-
【基金项目】
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国家自然科学基金； 浙江省自然科学基金；
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富勒烯具有独特的碳笼结构和离域大π键,展现出良好的接受电子能力,能够通过众多化学反应进行衍生化,广泛应用于太阳能电池、生物医药、磁性材料等领域。然而富勒烯只在芳香性溶剂中具有一定的溶解性,在常见溶剂中的低溶解性能,极大限制了富勒烯的应用范围。为了提高富勒烯在常见溶剂中的溶解能力,最常用的方式是通过各种化学反应在富勒烯碳笼表面接上化学基团,比如常用的太阳能电池电子传输层材料[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯（PCBM）,具有抗癌效果的水溶性富勒醇。因此,开发合成简单,成本低廉和溶解性优异的富勒烯衍生物对扩展富勒烯的应用具有十分重要的意义。本文以合成在常见的溶剂中具有良好溶解性能的新型富勒烯衍生物为研究方向,探索其作为电子传输材料在聚合物太阳能电池中的应用,进行了以下两个方面的研究:1.发展出一种简单的一步亲核加成反应,合成了4种新型富勒烯衍生物C60-PEGA、cis/trans-C60-DACH、C60-M/PXDA和C60-THAM。通过~1H NMR,红外光谱（FT-IR）、质谱（MALDI-TOF-MS）和X射线光电子能谱（XPS）表征了它们的结构。发现C60-PEGA、cis/trans-C60-DACH和C60-THAM在水或常见有机试剂中有良好的溶解性。2.将醇溶性良好的C60-PEGA用作反型体异质结聚合物太阳能电池的电子传输层（ETL）,制备的器件具有良好的成膜性和透光性能,最高能量转换效率为9.25%,高于基于Zn O ETL的8.61%。C60-PEGA的电子传输性能优于Zn O主要原因是C60-PEGA能增加器件的电子迁移率（μe）和短路电流(Jsc)。并且,C60-PEGA能够修饰ITO电极并使其功函数（WF）降低0.4 e V,使得ITO电极和受体材料的能级势垒降低形成欧姆接触从而提高对电子的收集效率。
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