PCBM是一个富勒烯衍生物,分子式是[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester。由于它的较好的溶解性,很高的电子迁移率,与常见的聚合物给体材料形成良好的相分离,已成为有机太阳能电池的电子受体的标準物。美国的Solarmer,Konarkar公司已经将含有PCBM的有机太阳能电池商业化。
基本介绍
- 英文名:pcbm
- 分类:富勒烯衍生物
- 特点:溶解性好,电子迁移率高等
- 简写:PCBM
简介
PCBM 是 富 勒 烯 的 衍 生 物,常 见 的 有 [60]PCBM 和 [70]PCBM, [60]PCBM 全称 [6,6]-苯基-C61-丁酸异甲 酯, [70]PCBM 全 称 [6,6]-苯基-C71-丁酸异 甲 酯,其继承了富勒烯的共轭笼状碳分子结构使得其具有极好的电子容纳能力,具有很高的电子迁移性。富勒烯引入了苯环、碳链和酯基团使得其具有较好的溶解性。在研究中发现其余常见的聚合物电子给体材料如高规整聚 3-己 基噻吩 (rr-p3HT)能形成良好的相分离。
以上特点使其成为有机太阳能电池电子受体的标準物质,从1995年 PCBM 首先被用于聚合物太阳能电池中到现在,儘管给体材料研究热点从 聚 亚 乙 烯 (PPV)到聚3-己 基 噻 吩 (rr-p3HT)再到聚芴等不 断 进化,但受体 材 料 一 直 是 以 PCBM 为 主。因 此PCBM 在有机太阳能电池的研究和未来套用中占据非常重要的地位。
注意事项
简写为PCBM,或者PC61BM或[60]PCBM,而不是PC60BM,这是一个常见的错误,若写成PC60BM,则这里的C就不对了。 对于PCBM的C70衍生物,也是同样的情况,即PC71BM或[70]PCBM,而不是PC70BM
製备方法
PCBM 由富勒烯 C60或 C70和5-苯基-5-(对甲苯磺醯肼基)戊 酸 甲 酯 在 邻 二 氯 苯 中 回 流 制 取。C60,C70的製备法有雷射法、电弧法和火焰法。雷射法为微量的製备方法,火焰法可以得到较高的富勒烯产率,但实验条件难以控制;电弧法能够巨观量地製备出富勒烯,製备装置简单,易操作,但产率不高,仅 为8.26%。
这3种 方 法 制 成 的 富 勒 烯包含 C60C70及 高 碳 富 勒 烯,因此纯净的富勒烯C60或 C70等获取难度较大,价格高昂。PCBM 的合成产率也不高,以 [60]PCBM 为例,收率仅为约35%,以消耗C60计算为83%,分离纯化到99%以上工艺複杂。这 些 因 素 造 成 了 高 纯 度 PCBM 获 取成本高昂。适
套用
目前的能源消耗主要形式是化石燃料的燃烧,新能源为辅。作为不可再生资源,化石能源的储产比不断下降,到2011年底,全球已探明石 油 储 量按目前产量 (2011年)足以维持54年,天然气则可 以 维 持 64 年,估计技术上可开 采的资源包括2400亿桶緻密油和200万亿立方米页岩气。另一方面化石燃料的燃烧排放大量二氧化碳,其造成的温室效应引起全球对气候变暖 的 担 忧。
在此背景下,各国对新能源的研究和开发越来越重视。在新能源中尤以太阳能光伏技术为甚。太阳能光伏技术经过几十年的发展,硅基太阳能电池技术已经日臻成熟,但其生产中会带来严重污染及大量能源的消耗,因此太阳能光伏的研究重点转向低成本的有机太阳能电池。有机太阳能电池核心由给体材料和 受 体 材 料 组 成,PCBM 是有机太阳能电 池常用的受体材料。