作為高效聚合物光伏受體材料的新型富勒烯的開拓套用

《作為高效聚合物光伏受體材料的新型富勒烯的開拓套用》是依託廈門大學，由謝素原擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：作為高效聚合物光伏受體材料的新型富勒烯的開拓套用
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：謝素原
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

立足於廈門大學在新型富勒烯方向的研究積累和（新竹）清華大學相關課題組在高分子領域的研究基礎，通過海峽兩岸的優勢互補，進行以新型富勒烯作為高效聚合物太陽能電池電子受體的開拓性研究，合成並分離一批結構新穎的、含相鄰五元環的富勒烯，對其進行功能化修飾，製備體異質結聚合物－富勒烯太陽能電池並研究其光伏性能，重點探索碳籠結構（及其與聚合物組裝結構）與電池開路電壓、短路電流、填充因子等的構效關係，從光吸收、HOMO/LUMO水平、載流子遷移率、溶解度、穩定性、兼容性等多方面出發，理解高效光電轉換的微觀機制，通過改變聚合物－富勒烯的電子給－受體或其組裝體疇結構來調控、最佳化聚合物太陽能電池的光伏性能，填補相鄰五元環富勒烯作為電子受體材料的空白，尋找能突破諸如C60、C70等現有富勒烯電子受體所遇到的低LUMO和弱吸收等瓶頸問題的新碳籠，製備高效率的聚合物太陽能電池，促進兩岸聚合物太陽能電池的源頭創新研究。

結題摘要

本項目合成並分離一批結構新穎的、含相鄰五元環的富勒烯，研究了其結構和反應規律，進行了作為電子受體材料的富勒烯功能化修飾，發展了具有高LUMO水平的一系列富勒烯電子受體材料，套用於高效聚合物太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池。重點探索了富勒烯衍生物結構與電池開路電壓、短路電流、填充因子等的構效關係，理解影響富勒烯光伏性能的微觀機制。通過海峽兩岸合作互補，協作解決光活性層結構不可控等科學問題，提高了聚合物及鈣鈦礦太陽能電池的能量轉換效率和電池穩定性，使最佳化的鈣鈦礦型太陽能電池的能量轉化效率達到18％。至項目結題時，在國際重要刊物或有重要影響的國際會議上發表論文22篇，其中三分之一發表在《美國化學會志》或德國《套用化學》上，獲得發明專利4個（已申請發明專利9 件），在有重要影響的國際會議上作特邀報告5次，並獲得國家自然科學二等獎（2015年），完成了項目原計畫的研究目標。