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【创赛优选】富勒烯C60|99685-96-8 钙钛矿材料

发表时间:2025-08-01

在钙钛矿光电器件的电子传输材料领域,富勒烯 C60(碳 60,CAS 99685-96-8)是兼具 “高效传输” 与 “化学惰性” 的经典标杆 —— 作为由 60 个碳原子组成的球形分子,它的共轭球面像 “电子陷阱” 一样快速捕获并传输电子(电子迁移率达 1×10?3 cm2/V?s),同时对称结构赋予其极强的化学稳定性,能抵御钙钛矿层释放的离子侵蚀。这一特性让它成为钙钛矿太阳能电池(PSCs)效率突破 25%、长期运行稳定性提升 5 倍的 “电子通道核心”,从基础研究到产业化验证均是不可或缺的关键材料!


核心优势:球形结构带来的 “传输与稳定革命”
C60 能成为钙钛矿器件的 “常青树材料”,源于对电子传输与界面保护的 “双重精通”:
电子传输 “球形高速路”:三维共轭结构使电子在分子间的跳跃距离缩短至 0.3nm(比平面材料缩短 40%),电子迁移率是传统 TiO?的 20 倍,可将钙钛矿层产生的电子在 100ps 内导出,减少电荷复合(复合率降低 70%);
化学稳定 “惰性屏障”:碳碳单键键能达 607kJ/mol,可耐受 150℃高温与钙钛矿释放的碘离子侵蚀(XPS 检测 6 个月后无化学位移),解决传统金属氧化物易被腐蚀的难题;
成膜特性 “自组装优势”:球形分子可通过溶液旋涂自组装形成致密薄膜(粗糙度 RMS<1nm),膜层孔隙率<0.1%,能有效阻挡水汽与氧气入侵(水渗透系数降低 90%),且与钙钛矿层的接触面积达 99%。


三大核心科研应用场景:从经典结构到创新器件
1. 高效钙钛矿太阳能电池的 “电子传输主力”
在光伏性能优化研究中,它是效率突破的 “必选材料”:
反式结构效率标杆:在 p-i-n 反式电池中,C60 作为电子传输层可使光电转换效率(PCE)达 25.3%,其中短路电流密度(J?c)达 26.5mA/cm2(比 TiO?基电池高 2mA/cm2),源于其更宽的光吸收透过范围(400-1100nm 透过率>85%);
柔性器件适配性:在 PET 基底柔性电池中,C60 薄膜的弯折耐受性达 10000 次(半径 5mm),电阻变化<5%(传统 TiO?膜断裂),使柔性电池效率保持率达 85%,远超氧化物基底器件。
2. 界面离子阻挡与稳定性提升的 “研究模型”
在器件衰减机制探索中,它是解析界面作用的 “理想工具”:
离子迁移抑制量化:通过二次离子质谱(SIMS)发现,C60 修饰的器件中,碘离子向电极的迁移深度仅 5nm(未修饰组达 50nm),证实其分子密堆积结构形成的物理屏障作用;
光氧化防护验证:在连续 AM 1.5G 光照下,C60 修饰的钙钛矿层光降解速率降低 80%(XRD 显示 6 个月后晶体结构保持完整),因球形分子可吸收 90% 的紫外光(300-400nm),减少对钙钛矿的光损伤。
3. 多功能光电器件的 “通用电子层”
在钙钛矿发光与探测领域,它的电子特性更具优势:
钙钛矿发光二极管(PeLED):作为电子注入层应用于绿光 PeLED,可使外量子效率(EQE)达 20%,亮度突破 100,000 cd/m2,且工作寿命(T50)延长至 1000 小时(比 ZnO 基器件长 3 倍);
光电探测器响应速度:在近红外探测器中,C60 的高迁移率使响应时间缩短至 20ns,探测率(D*)达 5×1013 Jones,可满足光纤通信的高速信号检测需求。


实验数据实证:性能与可靠性的 “硬核支撑”
传输性能:时间分辨微波 conductivity(TRMC)测得电子迁移率 1×10?3 cm2/V?s,在 100℃退火后保持率>98%;
稳定性测试:C60 基器件在 60% RH 环境中未封装运行 1000 小时,效率保持率 82%(TiO?基器件仅 30%);
薄膜质量:20mg/mL 氯苯溶液旋涂的 C60 薄膜 AFM 表征显示,表面粗糙度 RMS=0.8nm,无针孔,分子堆积密度达 1.2×101? molecules/cm3。


产品说明书摘要
化学名称:富勒烯 C60(Fullerene C60)
CAS 号:99685-96-8
纯度:≥99.5%(HPLC 检测),金属离子残留<0.01ppm(ICP-MS)
溶解性:易溶于氯苯、甲苯(20mg/mL),可溶于 CS?、1,2 - 二氯苯
储存条件:-20℃避光干燥保存,惰性气体保护,未开封保质期 36 个月
推荐使用参数:旋涂浓度 10-30mg/mL(氯苯溶剂),退火温度 80-100℃(15 分钟),薄膜厚度 30-50nm


订购:400-608-7598 

来源:https://www.canspec.cn/product/2193094.html?goodsno=2193094-001

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