應用於有機太陽能電池碳簇衍生物之合成與環伏電位探討

Abstract

本論文針對應用於有機太陽能電池的電子受體材料上，做合成與環伏電位的研究。內容分為兩部分，第一部分先以具有醇的官能基作為起始物，與醯氯類在鹼性條件下反應，經由酯化之後，再與碳簇進行Bingel reaction得到十二個具有三環的碳六十衍生物以及一個碳七十衍生物;其中包含了單邊苯、萘、蒽、芘、噻吩、硒吩環與長碳鏈的官能基，還有雙邊蒽、芘環與長碳鏈的官能基。雖然在紫外–可見光光譜以及環伏電位上並無觀察到較明顯的變化，其與P3HT掺混後，在元件效率上大部分都在1~2%。但其中的C2-Hxol與CPhol兩化合物卻可以有高達2%以上的能量轉換效率，此表示碳簇化合物的衍生物除了商業化可取得的PCBM以外，也是有機會可以達到較高的效率。 第二部分是經由腙( hydrazone )與碳簇進行Bamford-Stevens reaction，得到了九個碳六十與九個碳七十具三圓環的產物，其目的為將PCBM進行改質成具有硒吩的官能基。也由此衍生出不同官能基的配對，而由元件結果可以發現到SeCBM在效率上的確有較好的表現，其與P3HT掺混後，能量轉換效率可以高達3.07%，與標準品PCBM的3.54%的效率稍為低一些，表示我們的SeCBM是一個有機會可以超越PCBM的材料。