1. 毕业设计（论文）主要内容：
聚合物太阳能电池具有可通过低成本溶液加工技术（例如印刷）在轻质柔性基板上制造大面积器件的潜力。因此，在用于生产清洁和可再生能源方面，有机太阳能电池成为非常有希望的一种新型技术。聚合物太阳能电池遵循激子工作机制。为了最大化用于激子解离的给体-受体异质结有效界面面积，聚合物太阳能电池器件普遍采用体异质结的概念，即将p型聚合物给体和n型受体共混形成纳米级给受体互穿网络结构活性层。其中，C60衍生物[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）和对应C70衍生物PC71BM是有机太阳能电池研究中使用最为广泛也最重要的受体材料。
PCBM由Hummelen和Wudl在1995年制备。它在氯仿、氯苯、二氯苯等有机溶剂中具有良好溶解性，并具有较高电子迁移率和高电子亲和力等优点。和其它绝大多数富勒烯衍生物相比，PCBM在与聚合物给体相容性、光致电荷转移和解离效率、电子迁移率、固体状态下聚集态结构等方面具有压倒性优势。PC71BM则在能级结构上和PCBM相当，但在可见光区具有更强的光吸收能力，在和窄带隙聚合物给体材料共混时，其对应电池器件性能往往优于PCBM。长期以来，大量新型共轭聚合物给体材料，均直接通过和PCBM或PC71BM共混构建体异质结电池器件来评价其光伏性能和应用潜力，目前小面积聚合物太阳能电池能量转换效率已接近12%。但PCBM在可见光区吸收能力弱，同时LUMO能级较低。在可见光区的弱吸能力收制约了其对可见光区光能的有效捕获，不利于电池器件获得高的闭路电流（Jsc）；另一方面，电池器件开路电压（Voc）与受体的LUMO能级和给体HOMO能级之间的差值成比例，受体材料的低LUMO能级会导致电池器件的较低Voc。此外，商业化PCBM价格高企，目前达到~3000/克，而PC71BM甚至达到~7000/克。迄今为止，虽然许多富勒烯衍生物被合成并用作聚合物电池中的受体，但大多数器件性能比PCBM的性能差，性能相似的在成本和普适性上又显不足。替代PCBM（或PC71BM），获得低成本新型富勒烯衍生物受体的研究工作，可以说基本没有达到效果。具有更强的可见光吸收能力、比PCBM更高的LUMO能级、更低成本的新富勒烯衍生物的合成，对于目前从事富勒烯结构修饰用于有机太阳能电池器件研究的化学研究者们来说，是一个不折不扣的挑战。
富勒烯吡咯烷酮类衍生物，通过α-氨基酸与醛或酮经加热脱羧产生的1,3偶极子亚胺叶立德与[60]富勒烯在[6,6]键上环加成而一步得到，其制备成本仅为PCBM的三分之一。本研究拟开展富勒烯吡咯烷酮类衍生物的制备和基本性质研究，为进一步作为低成本电子受体取代PCBM、应用于聚合物太阳能电池研究打下材料基础。
2. 毕业设计（论文）主要任务及要求
1. 查阅不少于15篇相关文献资料，其中近5年英文文献不少于3篇，了解光伏应用富勒烯电子受体材料研究现状，完成开题报告。
2. 独立制定详细的研究方案，在老师指导下独立完成实验研究工作，完成2-3种目标电子受体的制备。
3. 了解材料结构和性质表征的主要方法和手段，对获得的富勒烯电子受体基本性质进行表征。
3. 毕业设计（论文）完成任务的计划与安排
第1—3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。
第4—12周：完成2-3种富勒烯吡咯烷酮衍生物的制备和表征。
第13-14周：总结实验数据，完成并修改毕业论文。
4. 主要参考文献
[1] Zachariah A. Page, Yao Liu, Volodimyr V. Duzhko et al. Fulleropyrrolidine interlayers: Tailoring electrodes to raise organic solar cell efficiency[J].Science, 2014, 346(6208):441-444.
[2] Ramasamy Ganesamoorthy, Govindasamy Sathiyan, Pachagounder Sakthivel. Review: Fullerene based acceptors for efficient bulk heterojunction organic solar cell applications[J]. Solar Energy Materials Solar Cells, 2017, 161: 102-148
[3] John A. Mikroyannidis , Antonis N. Kabanakis , S. S. Sharma et al. A Simple and Effective Modifi cation of PCBM for Use as an Electron Acceptor in Effi cient Bulk Heterojunction Solar Cells[J]. Advanced Functional Materials, 2011, 21: 746–755.
[4] Christoph J. Brabec, Antonio Cravino, Dieter Meissner et al. Origin of the Open Circuit Voltage of Plastic Solar Cells, Advanced Functional Materials[J]. 2001, 11(5): 374-380.
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