Получение циклопропановых производных фуллеренов и исследование их физико-химических свойств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат химических наук Горячев, Андрей Евгеньевич

• Горячев, Андрей Евгеньевич
• кандидат химических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат химических наук Горячев, Андрей Евгеньевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

2.1. Структура органических фотовольтаических ячеек

2.1.1. Фотовольтаические ячейки с планарным гетеропереходом (слоистого типа)

2.1.2. Органические солнечные батареи с объемным гетеропереходом

2.1.3. Органические солнечные батареи смешанного типа

2.1.4. Тандемные органические солнечные батареи

2.2. Принцип работы органических фотовольтаических ячеек

2.3 Основные характеристики фотовольтаических ячеек и пути их улучшения

2.3.1 Напряжение холостого хода

2.3.2. Ток короткого замыкания

2.3.3. Фактор заполнения(РР)

2.4 Соединения фуллеренов как материалы для органических солнечных батарей

2.5 Метанофуллерены, или циклопропановые производные фуллеренов

2.5.1. Синтез метанофуллеренов

2.5.2. Производные фуллеренов с присоединенными фрагментами арилмасляных кислот

2.5.3. Производные фуллеренов с присоединенными фрагментами арилпропионовых, арилвалериановых, арилкапроновых и арилэтановых кислот

2.5.4. Метанофуллерены содержащие тиофеновые фрагменты

2.5.5. Дифенилметанофуллерены

2.5.6. Малонатные аддукты

2.5.7. Бис-, трис- и полициклопропановые производные фуллеренов

2.6 Пирролидинофуллереновые производные фуллерена

2.6.1. Общие методы синтеза пирролидинофуллеренов

2.6.2. Пирролидинофуллерены как материалы для ячеек с латеральным гетеропереходом

2.6.3. Пирролидинофуллерены как материалы для ячеек с объемным гетеропереходом

2.7. Аддукты Дильса-Альдеровского типа

2.7.1. Общие методы синтеза

2.7.2. Тетрагидронафталиновые производные фуллеренов

2.7.3. Аддукты соединений фуллеренов с инденом

2.8. Азиридинофуллерены и азагомофуллерены

2.8.1. Общие методы синтеза

2.8.2. Примеры соединений

2.9. Пирразолиновые производные фуллерена

2.9.1. Общие методы синтеза

2.9.2. Примеры соединений

2.10. Аддукты циклопентадиенильного типа

2.10.1. Методы синтеза и особенности строения аддуктов

циклопентадиенильного типа

2.10.2. Фотовольтаические характеристики аддуктов циклопентадиенильного типа

2.11. Другие типы соединений фуллеренов

2.11.1. Траннулены

2.11.2. Эндоэдральные производные фуллеренов

2.11.3. Арилгидридные производные фуллеренов

2.12 Заключение

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Инструментальные методы исследования

3.1.1 Спектроскопия ЯМР

3.1.2 Циклическая вольтамперометрия (ЦВА)

3.1.3 Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ)

3.1.4 Инфрокрасная спектроскопия, спектры поглощения и флуоресценции в

видимой области и массс-спектры

3.1.5Атомно силовая микроскопия (АСМ)

3.2 Реагенты, растворители и материалы

3.3 Нанесение тонких пленок и изготовление солнечных батарей

3.4 Измерение растворимости

3.5 Методики синтезов и спектральные данные продуктов

3.5.1 Общая методика синтеза циклопропанофуллеренов

3.5.2 Спектральные характеристики соединений

4. Результаты и обсуждение

4.1. Дизайн новых циклопропановых производных фуллеренов

4.1.1. Молекулярные формулы полученных соединений

4.1.2. Синтез и характеризация циклопропановых производных фуллеренов

4.2. Изучение отдельных физико-химических свойств производных фуллеренов

4.2.1. Электрохимическое восстановление метанофуллеренов в растворе

4.2.2 Оценка растворимости производных фуллеренов

4.3. Композиты производных фуллеренов с поли(З-гексилтиофеном)

4.3.1. Морфология композитов на основе РЗНТ и метанофуллеренов с присоединенными тиофеновыми и фурановыми фрагментами

4.3.2. Связь между растворимостью производных фуллеренов и морфологией их композитов с РЗНТ

4.4. Исследование синтезированных метанофуллеренов в качестве компонентов

n-типа в органических солнечных батареях с объемным гетеропереходом

4.4.1 Солнечные батареи

4.4.2. Зависимости характеристик солнечных батарей от растворимости производных фуллеренов, формирующих фотоактивный слой устройств в составе композитов с РЗНТ

4.4.3. Взаимосвязь растворимости производных фуллеренов с морфологией их композитов с РЗНТ и их фотовольтаическими характеристиками

4.5. Бисциклопропановые аддукты [60]фуллерена

4.5.1. Преимущества бисциклопропановых аддуктов фуллеренов

4.5.2. Синтез бисциклопропановых аддуктов Сбо

4.5.3. Электрохимические свойства бисциклопропановых аддуктов Сбо

4.5.4. Композиты полимера РЗНТ с бисциклопропановыми аддуктами С60

4.5.5. Солнечные батареи на основе РЗНТ и бисциклопропановых аддуктов Сбо

5. ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Получение циклопропановых производных фуллеренов и исследование их физико-химических свойств»

1. Введение

Ограниченный запас основных ископаемых источников энергии, таких как нефть, газ, уголь и уран, заставляет общество вести активный поиск возобновляемых источников энергии. Согласно прогнозам, неизбежно истощение запасов ископаемого топлива в ближайшие 10-20 лет в связи с постоянно возрастающим их потреблением. Можно заметить, что цены на топливо с каждым годом растут. В связи с этим, приоритет в топливно-энергетической сфере смещается в сторону возобновляемых источников энергии.

Наибольшее значение имеет прямое преобразование солнечной энергии в электрическую с использованием разного рода фотовольтаических систем. Это можно проиллюстрировать следующим примером. Мощность энергетических ресурсов, потребляемых ежегодно во всем мире, оценивается примерно в 20 ТВт. Мощность потока световой энергии, поставляемой Солнцем на Землю в течение года, составляет ~105 ТВт. Расчеты показывают, что энергия солнечных лучей, падающих на сушу в течение часа, достаточна для того, чтобы компенсировать годовые энергетические нужды человечества.

Энергия Солнца преобразуется в электрическую с использованием солнечных батарей. В настоящее время основу солнечных батарей составляют неорганические полупроводниковые материалы, важнейшими из которых являются кристаллический и аморфный кремний. Кремниевые солнечные батареи известны с середины 20 века. Эффективности преобразования света в кремниевых батареях достигают 20%, а срок службы - более 25 лет.1 Стоимость кремния невысока, однако практическое использование кремниевых батарей по-прежнему ограничено их высокой стоимостью. Связано это с тем, что технология производства кремниевых солнечных батарей чрезвычайно сложна, что и обуславливает их высокую цену.

Открытие фуллеренов и использование их функциональных производных в качестве полупроводников п-типа привело к быстрому развитию органической фотовольтаики. На основе композитов соединений фуллеренов с

сопряженными полимерами изготовлены солнечные батареи с эффективностями преобразования света, достигающими 6.0-8.4%, что близко к показателям устройств на основе аморфного кремния. Важнейшим преимуществом органических солнечных батарей по сравнению с неорганическими аналогами является их низкая себестоимость. Она обусловлена высокой эффективностью производства органических солнечных батарей и технологической простотой используемых приемов.

В дополнение к низкой себестоимости, органические солнечные батареи имеют такие важные преимущества, как гибкость и пластичность, позволяющие покрывать ими различные по своей форме поверхности. Органическим светопреобразующим пленкам можно придавать различные цвета, что открывает большие возможности для их использования в дизайнерском

2 5

оформлении зданий и помещений. " Описаны примеры полупрозрачных солнечных батарей, пропускающих большую часть видимого света, поглощая и преобразуя лишь вредную коротковолновую и инфракрасную части спектра. Такие устройства уникальны по своим свойствам и представляют большой интерес для их использования в создании оконных покрытий.

Возможности и перспективы органической фотовольтаики весьма велики. Именно поэтому передовые зарубежные научные центры и компании активно ведут исследования в этой области, что сопровождается появлением многих сотен патентов и публикаций ежегодно. Интенсивно разрабатываются как новые фотоактивные материалы, так и принципы создания высокоэффективных органических солнечных батарей.

Целью данной работы стало получение обширной группы новых органических производных фуллеренов циклопропанового ряда и систематическое исследование их физико-химических свойств, наноструктуры их композитов с поли(З-гексилтиофеном) и фотовольтаических характеристик таких композитов в ячейках с объемным гетеропереходом.

2. Литературный обзор 2.1. Структура органических фотовольтаических ячеек

В зависимости от способа организации р-п гетероперехода, все описанные в научной литературе конфигурации органических фотовольтаических ячеек можно разделить на три группы: это устройства с латеральным гетеропереходом, батареи с объемным гетеропереходом и батареи смешанного типа. В отдельную группу можно также выделить тандемные устройства, в структуре которых последовательно соединены две и более отдельных фотовольтаических ячейки с планарным и объемным гетеропереходом.

Заключение диссертации по теме «Физическая химия», Горячев, Андрей Евгеньевич

5. Выводы

1. Синтезировано тридцать семь новых циклопропановых производных фуллеренов. Полученные соединения охарактеризованы с использованием ЯМР спектроскопии на ядрах !Н, 13С, 19Б, двумерной корреляционной Н-Н и С-Н спектроскопии, масс-спектрометрии, инфракрасных спектров и спектров поглощения. Молекулярное строение и кристаллическая структура одного из соединений установлена с использованием рентгеноструктурного анализа.

2. Полученные производные фуллеренов систематически изучены в качестве полупроводниковых материалов п-типа в органических фотовольтаических ячейках с объемным гетеропереходом в комбинации с поли(З-гексилтиофеном) в качестве компонента р-типа. Оценена растворимость производных фуллеренов в растворителях, используемых для нанесения фотоактивных слоев при изготовлении фотоэлементов. Показано, что в зависимости от строения и физико-химических свойств используемых производных фуллеренов эффективность солнечных батарей изменяется от -0,1% до -4,0%.

3. Впервые выявлена четкая взаимосвязь между растворимостью производных фуллеренов и характеристиками фотовольтаических устройств, изготовленных на их основе. Найдены оптимальные диапазоны растворимостей производных фуллеренов Сбо и С7о, позволяющие достигать наибольших эффективностей преобразования света в солнечных батареях на основе поли(3-гексилтиофена).

4. Получена и исследована серия из семи различных бисциклопропановых производных фуллерена С6о- Показано, что растворимость бисциклопропановых производных Сбо в существенной степени определяет морфологию и фотовольтаические свойства их композитов с поли(3-гексилтиофеном).

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Горячев, Андрей Евгеньевич, 2011 год

Литература

1 http://Asian Technology Information Program (ATIP), Report: ATIP97.030: The Solar Cell Industry in Japan, http://www.atip.org/ATIP/public/atip.reports.97/atip97. 030r.html.

2 Krebs F. C. Using Light-Induced Thermocleavage in a Roll-to-Roll Process for Polymer Solar Cells / K., Norrman // Applied Materials & Interfaces. - 2010. - V. 2. -P. 877-887.

3 Medford A. J. Grid-connected polymer solar panels: initial, considerations of cost, lifetime, and practicality / M. R. Lilliedal, M. Jorgensen, Dennis Aaro, H. Pakalski, J. Fyenbo, F. C. Krebs // Optics Express. - 2010. - V. 18. - P. A272-A285.

4 Krebs F. C. Upscaling of polymer solar cell fabrication using full roll-to-roll processing / T. Tromholt, M. Jorgensen // Nanoscale. - 2010. - V. 2. - P. 873-886.

5 Krebs F. C. Product integration of compact roll-to-roll processed polymer solar cell modules: methods and manufacture using flexographic printing, slot-die coating and rotary screen printing / J. Fyenbob, M. Jorgensen // J. Mater. Chem. - 2010. - V. 20. -P. 8994-9001.

6 Tang C.W. Two-layer organic photovoltaic cell // Appl. Phys. Lett. - 1986. - V. 48. -P. 183.

7 Koeppe R. Complexation of pyrrolidinofullerenes and zinc-phthalocyanine in a bilayer organic solar cell structure / P. A. Troshin, R. N. Lyubovskaya, N. S. Sariciftci // Appl. Phys. Lett. - 2005. - V. 87. - P. 244102.

8 Troshin P. A. Supramolecular Association of Pyrrolidinofullerenes Bearing Chelating Pyridyl Groups and Zinc Phthalocyanine for Organic Solar Cells / R. Koeppe, A. S. Peregudov, S. M. Peregudova, M. Egginger, R. N. Lyubovskaya, N. S. Sariciftci // Chem. Mater. - 2007. - V. 19. - P. 5363-5372.

9 Kronenberg N. M. Direct Comparison of Highly Efficient Solution and

Vacuum Processed Organic Solar Cells Based on Merocyanine Dyes / V. Steinmann, H. Burckstummer, J. Hwang, D. Hertel, F. Wurthner, K. Meerholz // Adv. Mater. -2010.-V. 22. - P. 4193-4197.

10 Shaheen S. E. 2.5% efficient organic plastic solar cells / C. J. Brabec, N. S. Sariciftci, F. Padinger, T. Fromherz, J. C. Hummelen // Appl. Phys. Lett. - 2001. - V. 78. - P. 841-843.

11 Padinger F. Effects of Postproduction Treatment on Plastic Solar Cells / R. S. Rittberger, N. S. Sariciftci // Adv. Funct. Mater. - 2003. - V. 13. - P. 85-88.

12 Brabec C. J. Polymer-Fullerene Bulk-Heterojunction Solar Cells / S. Gowrisanker, J. M. Halls, D. Laird, S. Jia, S. P. Williams // Adv. Mater. - 2010. - V. 22. - P. 38393856

13 Liang B. Y. For the Bright Future-Bulk Heterojunction Polymer Solar Cells with Power Conversion Efficiency of 7.4% / Z. Xu, J. Xia, S-T. Tsai, Y. Wu, G. Li, C. Ray, L. Yu // Adv. Mater. - 2010. - V. 22. - P. E135-E138.

14 Kawano K. Open circuit voltage of stacked bulk heterojunction organic solar cells / N. Ito, T. Nishimori, J. Sakai // Appl. Phys. Lett. - 2006. - V. 88. - P. 073514.

15 Drechsel, B. Efficient organic solar cells based on a double p-i-n architecture using doped wide-gap transport layers / Mannig, F. Kozlowski, M. Pfeiffer, K. Leo, H. Hoppe // Appl. Phys. Lett. - 2005. - V. 86. - P. 244102.

16 Dennler G. Enhanced spectral coverage in tandem organic solar cells / H.-J. Prall, R. Koeppe, M. Egginger, R. Autengruber, N. S. Sariciftci // Appl. Phys. Lett. - 2006. - V. 89. - P. 073502.

17 Hadipour A. Solution-Processed Organic Tandem Solar Cells / B.Boer, J. Wildeman, F. B. Kooistra, J. C. Hummelen, M. G. R. Turbiez, M. M. Wienk, R. A. J. Janssen, Paul W. M. Blom // Adv. Funct. Mater. - 2006. -V. 16. 1897-1903.

18 Kim J. Y. K. Lee, N. E. Coates, D. Moses, T.-Q. Nguyen, M. Dante, A. J. Heeger. // Science. - 2007. - V. 317. - P. 222-225.

19 Xue J. S. Asymmetric tandem organic photovoltaic cells with hybrid planar-mixed molecular heterojunctions / Uchida, B. P. Rand, S. R. Forrest // Appl. Phys. Lett. -2004. - V. 85. - P. 5757-5759.

20 Yakimov A. S. High photo voltage multiple-heterojunction organic solar cells incorporating interfacial metallic nanoclusters / R. Forrest // Appl. Phys. Lett. - 2002. -V. 80.-P. 1667.

21 Triyana K. T. Yasuda, K. Fujita and T. Tsutsui // Thin Solid Films. -2005. - V. 477. - P. 198.

22 Chen L. D. Godovski, O. Inganaes, J. C. Hummelen, R. A. J. Janssen, M. Svensson and M. R. Andersson // Adv. Mater. - 2000. - V. 12. - P. 1367.

23 Shrotriya V. E. Efficient light harvesting in multiple-device stacked structure for polymer solar cells / H-En, G. Li, Y. Yao and Y. Yang // Appl. Phys. Lett. - 2006. -V. 88. - P. 064104.

24 Persson N.-K. Organic tandem solar cells - modelling and predictions / O. Inganaes // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. - 2006. - V. 90. - P. 3491-3507.

25 Zhang C. S. Simple tandem organic photovoltaic cells for improved energy conversion efficiency / W. Tong, C. Jiang, E. T. Kang, D. S. H. Chan, C. Zhu // Appl. Phys. Lett. - 2008. - V. 92. - P. 083310.

26 Brabec C. J. Origin of the Open Circuit Voltage of Plastic Solar Cells / A. Cravino, D. Meissner, N. S. Sariciftci, T. Fromherz, M. T. Rispens, L. Sanchez, J. C. Hummelen // Adv. Funct. Mater. - 2001. - V. 11. - P. 374-380.

27 Kooistra F. B. J. Knol, F. Kastenberg, L. M. Popescu, W. J. H. Verhees, J. M. Kroon, J. C. Hummelen // Org. Lett. - 2007. - V. 9, - P. 551-554.

28 Scharber M. C. Design Rules for Donors in Bulk-Heterojunction Solar Cells-Towards Energy-Conversion Efficiency / D. Muhlbacher, M. Koppe, P. Denk, C. Waldauf, A. J. Heeger, C. J. Brabec // Adv. Mater. - 2006. - V. 18. - P. 789-794.

29 Koster L. A. Ultimate efficiency of polymer fullerene bulk heterojunction solar cells / V. D. Mihailetchi, P. W. M. Blom // Appl. Phys. Lett. - 2006. - V. 88. - P. 093511.

30 Hoppe H. Polymer solar cells / N.S. Sariciftci // Adv. Polym. - 2007. - V. 12. - P. 121.

31 Brabec C. J. Plastic Solar Cells / N. S. Sariciftci, J. C. Hummelen // Adv. Funct. Mater. - 2001. - V. 11. - P. 15-26.

32 Coakley K. M. Polymer Photovoltaic Cells / M. D. Mcgehee // Chem. Mater. -2004. - V. 16. - P. 4533-4542.

33 Hoppe H. Morphology of polymer/fullerene bulk heterojunction solar cells / S.N. Sariciftci // J. Mater. Chem. - 2006 - V. 16. - P. 45-61.

34 Liang Y. Development of New Semiconducting Polymers for High Performance Solar Cells // Am. Chem. Soc. - 2009 - V. 131 - P. 56-57.

35 Singh T. B. Progress in plastic electronics devices / N. S. Sariciftci // Annu. Rev. Mater. Res. - 2006. - V. 36. - P. 199-230.

36 Riedel I. Diphenylmethanofullerenes: New and Efficient Acceptors in Bulk Heterojunction Solar Cells / E. Hauff, J. Parisi, N. Martin, F. Giacalone, V. Dyakonov // Adv. Funct. Mater. - 2005. - V. 15. - P. 1979-1987.

37 Gebeyehu D. The Interplay of Efficiency and Morphology in Photovotaic Devices Based on Interpenetrating Networks of Conjugated Polymers with Fullerenes / C.J.Brabec, F. Padinger, T. Fromherz, J.C. Hummelen, D. Badt, H. Schindler, N.S.Sariciftci // Synth. Met. - 2001. - V. 118. - P. 1.

38 Giacalone F. New Concepts and Applications in the Macromolecular Chemistry of Fullerenes / N. Martin // Adv. Mater. - 2010. - V. 22. - P. 4220-4248.

39 Sariciftci N. S. Photoinduced Electron Transfer from a Conducting Polymer to Buckminsterfullerene / L. Smilowitz, A. J. Heeger, F. Wudi // Science. - 1992. - V. 258. - P. 1474-1476.

40 Meissner D. Organic solar cells // Adv. Mater. -1991. - V. 3. - P. 129-138.

41 Bingel C. Chem. Ber. 1993. - V. 126 - P. 1957.

42 Hirsch A. Fullerenes Chemistry and Reactions / M. Brettreich // Wiley-VCH, Great Britain. - 2004.

43 Nierengarten J. F. A. Herman, R. Tykwinski, M. Ruttimann, F. Diederich, C. Boudon, J. P. Gisselbrecht, M. Gross // Helv. Chim. Acta. - 1997. - V. 80. - P. 293.

44 Kessinger R. Preparation of Enantiomerically Pure C76 with a General Electrochemical Method for the Removal of Di(alkoxycarbonyl)methano Bridges from Methanofullerenes: The Retro-Bingel Reaction / J. Crassous, A. Hermann, M. Ruttimann, L. Echegoyen, F. Diederich // Angew. Chem. Int. Ed. - 1998 - V. 37. - P. 1919.

45 Camps X. A. Hirsch. J. Chem. Soc. Perkin Trans. - 1997. - V. 1. - P. 1595.

46 Wang Y. A superior synthesis of [6,6]-methanofullerenes: The reaction of sulfonium ylides with C60 / J. Cao, D. Schuster, S. R. Wilson // Tetrahedron Lett. -1995.-V. 36.-P. 6843.

47 Yu G. Polymer Photovoltaic Cells: Enhanced Efficiencies via a Network of Internal Donor-Acceptor Heterojunctions / J. Gao, J. C. Hummelen, F. Wudl, A. J. Heeger// Science. - 1995. - V. 270. - P. 1789-1791.

48 Hummelen J. C. Preparation and Characterization of Fulleroid and Methanofullerene Derivatives / W. B. Knight, F. LePeq, F. Wudl // J. Org. Chem. -1995. - V. 60. - P. 532-538.

49 Wienk M. M. J. M. Kroon, W. J. H. Verhees, J. Knol, J. C. Hummelen, P. A. van Hall, R. A. J. Janssen // Angew. Chem., Int. Ed. - 2003. - V. 42. - P. 3371-3375.

50 Yang C. H. J. Y. Chang, P. H. Yeh, T. F Guo // Carbon. - 2007. - V. 45. - P. 29512956.

51 Zheng L. Methanofullerenes Used as Electron Acceptors in Polymer Photovoltaic Devices / Q. Zhou, X. Deng, M. Yuan, G. Yu,Y. Cao // J. Phys. Chem. B. - 2004. - V. 108.-P. 11921-11926.

52 Susarova D. K. Photovoltaic performance of PPE-PPV copolymers: effect of the fullerene component / E. A. Khakina, P. A. Troshin, A. E. Goryachev, N. S. Sariciftci, V. F. Razumov, D. A. M. Egbe // J. Mater. Chem. - 2010. - V. 21. P. 23562361.

53 Shin W. S. J. C. Lee, J. R. Kim, H. Y. Lee, S. K. Lee, S. C. Yoon, S. J. Moon // J. Mater. Chem. - 2010.

54 Kuhlmann J. C. P. de Brayn, R. K. M. Bouwer, A. Meetsma, P. W. M. Blom, J. C. Hummelen // Chem. Commun. - 2010. - V. 46. - P. 7232-7234.

55 Mikroyannidis J. A. A. N. Kabanakis, S.S. Sharma, G. D. Sharma // Adv. Funct. Mater. - 2010. - V. XX. - P. 1-10.

56 Zhao G. Effect of Carbon Chain Length in the Substituent of PCBM-like Molecules on Their Photovoltaic Properties / Y. He, Z. Xu, J. Hou, M. Zhang // Adv Funct, Mater. - 2010. - V. 20. - P. 1480-1487.

57 Yang C. J. Functionalized Methanofullerenes Used as n-Type Materials in Bulk-Heterojunction Polymer Solar Cells and in Field-Effect Transistors / Y. Kim, S. Cho, J. K. Lee, A. J. Heeger, F. Wud // J. Am. hem. Soc. - 2008. - V. 9. - P. 6444-6450.

58 Jeon M. J. Jung, J. Lee, J. Lim, W. S. Shin, S. J. Moon, C. Lee, Sung C. Yoon // Molecular Crystals and Liquid Crystals. - 2010. - V. 519. - P. 266 - 275.

59 Lee H. S. S. C. Yoon, J. Lim, M. Lee, C. Lee // Mol. Cryst. Liq. Cryst. - 2008. - V. 492. - P. 293-302.

60 Zhao H. Alkyl substituted [6,6]-thienyl-C6i-butyric acid methyl esters: easily accessible acceptor materials for bulk-heterojunction polymer solar cells / X. Guo, H. Tian, C. Li, Z. Xie, Y. Geng, F, Wang // J. Mater. Chem. - 2010. - V. 20. - P. 30923097.

61 Choi J. H. Thienyl-substituted methanofullerene derivatives for organic photovoltaic cells / K.-I. Son, T. Kim, K. Kim, K. Ohkuboa, S. Fukuzumi // J. Mater. Chem. - 2010. - V. 20. - P. 475-482.

62 Popescu L. M. Thienyl analog of l-(3-methoxycarbonypropyl)-l-phenyl-[6,6]-methanofullerene for bulk heterojunction photovoltaic devices in combination with polythiophenes / Patrick van 't Hof, A. B. Sieval, H. T. Jonkman, J. C. Hummelen // Appl. Phys. Lett. - 2006. - V. 89. - P. 213507.

63 Bolink H. J., Polymer solar cells based on diphenylmethanofullerenes with reduced sidechain length / E. Coronado, A. F. Aliaga, M. Lenes, A. L. Rosa, S. Filippone, N. Martin J.// Mater. Chem. - 2010. - V. 21. - P. 1382-138.

64Diaz A. S. M. Izquierdo, S. Filippone, N. Martin, E. Palomares, The Origin of the High Voltage in DPM12/P3HT Organic Solar Cells / M. Izquierdo, S. Filippone, N. Martin, E. Palomares // Adv. Funct. Mater/ 2010, - V. 20, - P. 2695-2700.

65 Sukeguchi D. S. P. Singh, M. R. Reddy, H. Yoshiyama, R. A. Afre, Y.Hayashi, H. Inukai, T. Soga, S. Nakamura, N. Shibata, T. Torn, Beilstein // Journal of Organic Chemistry. - 2009. // V. 5. - P. 1-10.

66 Al-Ibrahim M.Polimer SolarCells Based on New Low Baandgap Polymers and New Derivates of Fullerene / O. Ambracher, E. Klemm, P. Scharff, U. Ritter, G. Gobsch, S. Sensfuss // Technologies for Polymer Electronics tpe // - 2006. - P. 77.

67 Zheng L. The effect of side chains on the performance of solar cells fabricated from poly[2-methoxy-5-(2'-ethylhexoxy)-l,4-phenylene vinylene] and C6o dicarboxylate / Q. Zhou, X. Deng, W. Fei, N Bin, Z. X. Guo, G. Yu, Y. Cao // Thin Solid Films. - 2005. - V. 489. - P. 251-256.

68 Nierengarten J. Howards polymerizable fullerene derivatives to stabilize the initially formed phases in bulk-heterojunction solar cells / F. S. Setayesh // New J. Chem. - 2006. - V. 30. - P. 313-316.

69 Lenes M. Fullerene Bisadducts for Enhanced Open-Circuit Voltages and Efficiencies in Polymer Solar Cells / G. J. A. H. Wetzelaer, F. B. Kooistra, S. C. Veenstra, J. C. Hummelen, P. W. M. Blom // Adv. Mater. - 2008. - V. 20. - P. 21162119.

70 Frost J. M. Energetic Disorder in Higher Fullerene Adducts: A Quantum Chemical and Voltammetric Study / M. A. Faist, J. Nelson // Adv. Mater. - 2010. - V. 22. - P. 4881-4884.

71 Faist M. A. Effect of Multiple Adduct Fullerenes on Charge Generation and Transport in Photovoltaic Blends with Poly(3hexylthiophene-2,5-diyl) / P. E. Keivanisis, S. Foster, P. H. wobkenbergvg, T. D. Anthopoulos, D. C. Bradley,J. R. Durrant, J. Nelson // Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics. - 2010. -V. 49. - P. 45-51.

72 Maggini M. Research Article Addition of azomethine ylides to C6q: synthesis,

characterization, and functionalization of fullerene pyrrolidines / G. Scorrano, M. Prato // J. Am. Chem. Soc. - 1993. - V. 58. - P. 9798.

73 Troshin P. A. An Efficient [2+3] Cycloaddition Approach to the Synthesis of Pyridyl-Appended Fullerene Ligands / A. S. Peregudov, D. Muhlbacher, R. N. Lyubovskaya // Eur. J. Org. Chem. - 2005. - V. 14. - P. 3064.

74 Troshin P. A. Highly regio- and stereoselective [2+3]cycloadditions of azomethine ylides to [70]fullerene / A. S. Peregudov, S. M. Peregudova, R. N. Lyubovskaya // Eur. J. Org. Chem. - 2007. - P. 5861-5866.

75 Koeppe H. Photoluminescence Studies on the Supramolecular Interactions Between a Pyrollidinofullerene and Zinc-Phthalocyanine Used in Organic Solar Cells / P. A. Troshin, R. N. Lyubovskaya, N. S. Sariciftci, A. Fuchsbauer // Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures. - 2006. - V. 14. - P. 441-446.

76 Lee J. K. Synthesis and photovoltaic properties of soluble fulleropyrrolidine derivatives for organic solar cells / K. Fujida, T. Tsutsui, M. R. Kim // Solar Energy Materials & Solar Cells. - 2007. - V. 91 - P. 892-896.

77 Loi M. A. P.Denk, H.Hoppe, H. Neugebauer, C. Winder, D. Meissner, C. Brabec, N. S. Sariciftci, A.Gouloumis, P.Vazquez, Tomas Torres // J. Mater. Chem. - 2003. -V. 13. - P. 700-704.

78 Meng, J. Hua, K. Chen, H. Tian, L. Zuppiroli, F. Nuesch // J. Mater. Chem. -2005. - V. 15. - P. 979-986.

79 Hua J. Novel soluble and thermally-stable fullerene dyad containing perylene / F. Meng, F. Ding, F. Lie, H. Tian // 2004. J. Mater. Chem. - V. 14. - P. 1849-1853.

80 Atienza C. M. Light harvesting tetrafullerene nanoarray for organic solar cells / G. Fernandez, L.Sanchez, N. Martin, I. S. Dantas, M. M. Wienk, R. A. J. Janssen, G. M. A. Rahman, D. M. Guldi // Chem. Commun. - 2006. - P. 514-516.

81 Wang N. X. Synthesis, Photophysical and Photovoltaic Properties of New [60]Fullerene Pyrrolidine Derivatives / J. P. Zhang, J. Zhao, W.W. Wang, S. Tang, G. X. Wang // Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures. - 2006. - V. 14. - P. 101-110.

82 Matsumoto K. Design of fulleropyrrolidine derivatives as an acceptor molecule in a thin layer organic solar cell / K. Hashimoto, M. Kamo, Y. Uetani, S. Hayase, M. Kawatsura, T. Itoh // J. Mater Chem. - 2010. - V. 20. - P. 9226-9230.

83 Camaioni N. Solar cells based on poly(3-alkyl)thiophenes and [60]fullerene: a comparative study / L. Garlaschelli, A. Geri, M. Maggini, G. Possamai, G. Ridolfi // J. Mater. Chem. - 2002. - V. 12. - P. 2065-2070.

84 Kim H. Increased open-circuit voltage in bulk-heterojunction solar cells using a C60 derivative / J. H. Seo, E. Y. Park, T-D. Kim, K. Lee, K-S. Lee, S. Cho, A. J. Heeger // Appl. Phys. Lett. - 2010. - V. 97. - P. 193309.

85 Balch A. L. Reactions of Transition Metal Complexes with Fullerenes (C60, C70, etc.) and Related Materials / M. M. Olmstead // Chem. Rev. - 1998. - V. 98. - P. 2123.

86 Backer S. A. High Efficiency Organic Photovoltaics Incorporating a New Family of Soluble Fullerene Derivatives / K. Sivula, D. F. Kavulak, J. M. J. Frechet // Chem. Mater. - 2007. - V. 19. - P. 2929.

87 Zhao B.G.,Y. He,Y. Li // Adv. Mater. - V. 20. - P. 1-4.

88 Zhao B.G.Y. He,Y. Li, B. Peng // Adv. Mater. - 2010. - V. 20. - P. 2283-3389.

89 He Y. Indene-C6o Bisadduct: A New Acceptor for High-Performance Polymer Solar Cells / H.Y. Chen, J. Hou, Y. Li // J. Am. Chem. Soc. - 2010. - V. 132. - P. 1377-1382.

90 Osterdot J. M. Nieger, P. Windscheif, F. Vogtle // Chem. Ber. - 1993. - V. 126. -P. 2331.

91 Diederich F. Syntheses, structures, and properties of methanofullerenes / L. Isaacs, D. Philip // Chem. Soc. Rev. - 1994. - P. 243.

92 Smith A. B. Nitrene additions to [60]fullerene do not generate [6,5] aziridines / H. Tokuyama // Tetrahedron. - 1996. - V. 52. - P. 5257.

93 Park S. H. Isomeric iminofullerenes as acceptors in bulk heterojunction organic solar cells / C. Yang, S. Cowan,J. K. Lee,F. Wudl, K. Lee, A. J. Heeger // J. Mater. Chem. - 2009. - V. 19. - P. 5624-5628.

94 Matsubara Y. H. Tada, S. Nagase, Z. Yoshida // J. Org. Chem. - 1995. - V. 60. - P. 5372.

95 Modin J. New Pyrazolino- and Pyrrolidine)[60]fullerenes with Transition-Metal Chelating Pyridine Substitutents: Synthesis and Complexation to Ru(II) / H. Johansson, H. Grennberg // Org. Lett. - 2005. - V. 7. - P. 3977.

96 Delgado J.L. Fullerene Dimers (C6o/C70) for Energy Harvesting / E. Espoldora, M. Liedtke, A. Sperlich, D. Rauh, A. Baumann, C. Deibel,V. Dyakonov, N. Martin // Chem. Eur. J. - 2009. - V. 15. - P. 13474.

97 Wang В. X. Enhanced Photocurrent Spectral Response in Low-Bandgap Polyfluorene and C70-Derivative-Based Solar Cells / E. Perzon, F. Oswald, F. Langa, S. Admassie, M. R. Andersson, O. Ingan // Adv. Funct. Mater. - 2005. - V. 15. - P-. 1665-1670.

98 Wang X. E. Perzon, J. L. Delgado, P. de la Cruz, F. Zhang, F. Langa, M. Andersson, O. Ingan // Appl. Phys. Lett. - 2004. - V. 85. - P. 21- 22.

99 Birkett P. R. Preparation and characterization of C6oBr6and C6oBr8 / P. B. Hitchcock, H. W. Kroto, R. Taylor, D. R. M. Walton // Nature. - 1992. - V. 357, - P. 479.

1 ^

100 Birkett P.R. Preparation and С NMR spectroscopic characterisation of C6oCl6 / A.G.Avent, A.D Darwish, H.W.Kroto, R.Taylor, D. R. M.Walton // Chem. Soc. Chem. Commun. - 1993. - P. 1230.

101 Huang S. Selective Preparation of Oxygen-Rich [60]Fullerene Derivatives by Stepwise Addition of tert-Butylperoxy Radical and Further Functionalization of the Fullerene Mixed Peroxides / Z. Xiao, F. Wang, L. Gan, X. Zhang, X. Hu, S. Zhang, M. Lu, Q. Pan, L. Xu // J. Org. Chem. - 2004. - V. 69. - P. 2442.

102 Schick G. Reaction of [60]fullerene with morpholine and piperidine: preferred 1,4-additions and fullerene dimer formation / K. D. Kampe, A. Hirsch J. Chem. Soc. Chem. Commun // J. Chem. Soc. Chem. Commun. - 1995. - P. 2023.

103 Zhang X. Iodo-Controlled Selective Formation of Pyrrolidine[60]fullerene and Aziridino[60]fullerene from the Reaction between C6o and Amino Acid Esters / L. Gan, S. Huang, Y. Shi // J. Org. Chem. - 2004. - V. 69. - P. 5800.

104 Kareev I. E. Thermally Stable Perfluoroalkylfullerenes with the Skew-Pentagonal-Pyramid Pattern: CgoCCsFs^O, C60(CF3)4O, and C6o(CF3)6 / N. B. Shustova, I. V. Kuvychko, S. F. Lebedkin, S. M. Miller, O. P. Anderson, A. A. Popov, S. H. Strauss, O. V. Boltalina // J. Am. Chem. Soc. - 2006. - V. 128. - P. 12268.

105 Matsuo Y Fabrication of Flexible Carbon Nanotube Field Emitter Arrays by Direct Microwave Irradiation on Organic Polymer Substrate / E. Nakamura // J. Am. Chem. Soc. - 2005. - V. 127. - P. 8457.

106 Birkett P. R. A. G. Avent, A. Darwish, I. Habn, H. W. Kroto, G. J. Langley, J. O'Loughlin, R. Taylor, D. R. M. Walton // J. Chem. Soc. Perkin Trans. - 1997. - V. 2. -P. 1121.

107 Niinomi T Penta(organo)[60]fullerenes as acceptors for organic photovoltaic cells / Y. Matsuo, M. Hashiguchi, Y. Satoand, E. Nakamura // J. Mater. Chem. -2009. - V. 19. - P. 5804-58.

108 Burley G. A // Angew. Chem. Int. Ed. - 2005. - V. 44. - P. 3176-3178.

109 Troshin P.A. Trannulenes: a new class of photoactive materials for organic photovoltaic devices / R. Koeppe, D.K. Susarova, N.V. Polyakova, A.S. Peregudov, V.F. Razumov, N. S. Sariciftci. R.N. Lyubovskaya // J. Mater. Chem. - 2009. - V. 19. - P. 7738-7744.

110 Lukoyanova O., "Open Rather than Closed" Malonate Methano-Fullerene Derivatives. The Formation of Methanofulleroid Adducts of Y3N@C80 / C. M. Cardona, J. Rivera, Leyda Z. Lugo-Morales, C. J. Chancellor, M. M. Olmstead, A. R. Fortea, J. M. Poblet, A. L. Balch, and L. Echegoyen // J. Am. Chem. Soc. - 2007. - V. 129. - P. 10423-10430.

111 Cardona C. M. Trimetallic Nitride Endohedral Metallofullerenes: Reactivity Dictated by the Encapsulated Metal Cluster / A. Kitaygorodskiy, and L. Echegoyen // J. AM. Chem. Soc. - 2005. - V. 127. - P. 10448-10453.

112 Ross R. B. Endohedral fullerenes for organic photovoltaic devices / C. M. Cardona, D. M. Guldi, S. S. Gayathri, M. O. Reese, N. Kopidakis, J. Peet, B. Walker, G. C. Bazan, E. Van Keuren, B. C. Holloway, M. Drees // Nat. Mater. - 2009. - V. 8. - P. 208.

113 Lu J. Synthesis of oligofluorene modified C60 derivatives for organic solar cell Applications / J. Ding, S. Alem, S. Wakim, S-C. Tse, Y. Tao, J. Stupakc, J. Li // J. Mater. Chem. - 2011. - V. 21. - P. 4953-4960.

114 Pang H. Advantageous 3D Ordering of p-Conjugated Systems: A New Approach Towards Efficient Charge Transport in any Direction / F. Vilela, P. J. Skabara, J. J. W. McDouall, D. J. Crouch, T. D. Anthopoulos, D. D. C. Bradley, D. M. de Leeuw, P. N. Horton, M. B. Hursthouse // Adv. Mater. - 2007. - V. 19. - P. 4438-4442.

115 Mayorova Y. Sunthesis and investigation of fullerene-based acceptor materials / S. L. Nikitenko, P. A. Troshin, S. M. Peregudova, A. S. Peregudov, M. G. Kaplunov, R. N. Lyubovskaya // Mendeleev Commun. - 2007. - V. 17. - P. 175.

116 Ruoff R. S. Anomalous solubility behavior of C60 / R. Malhortra, D. L. Huestis, D. S. Tse, D. C. Lorents // Nature. - 1993. - V. 362. - P. 140.

117 Marcus Y. Solubility of C60 Fullerene / A. L. Smith, M. V. Korobov, A. L. Mirakyan, N. V. Avramenko, E.B. Stukalin // J. Phys. Chem. B. - 2001. - V. 105. - P. 2499.

118 Korobov M. V. C60 Bromobenzene Solvate: Crystallographic and Thermochemical, Studies and Their Relationship to C60 Solubility in Bromobenzene / A. L. Mirakian, N. V. Avramenko, E. F. Valeev, I. S. Neretin, Y.L. Slovokhotov, A. L. Smith, G. Olofsson, R. S. Ruoff// J. Phys. Chem. B. - 1998. - V. 102. - P. 3712.

119 Troshin P. A., Yu, A. Mackeyev, N. V. Chelovskaya, Yu, L. Slovokhotov, O. V.Boltalina, L. N. Sidorov // Fullerene Sci. Techn. - 2000. - V. 8. - P. 501.

120 Makeev Y. A. A studi of C6oF48 solvates with alkanes by differential scannindg Calorimetry / P. A. Troshin, O. V. Boltalina, M. A. Kirikova, N. V. Chelovskaya // Phys. Solid State. - 2002. - V. 44. - P. 536.

121 Stukalin E. B. Solvation Free Energies of the Fullerenes C60 and C70 in the Framework of Polarizable Continuum Model / M. V. Korobov, N. V. Avramenko // J. Phys. Chem. B. - 2003. - V. 107. - P. 9692.

122 Toropov A. A. B. F. Rasulev, D. Leszczynska, J. Leszczynski // Chem. Phys. Lett. - 2007. - V. 444. - P. 209.

123 Yu. M. Shulga, V. M. Martynenko, S. A. Baskakov, Yu. V. Baskakova, G. A. Volkov, N. V. Chapysheva, V. F. Razumov, V. G. Sursaeva // Mass-spektrome-Triya. - 2005. - V. 2. - P. 223.

124 Ma W. Thermally stable, efficient polymer solar cells with nanoscale control of the interpenetrating network morphology / C. Yang, X. Gong, K. Lee, A. J. Heeger // Adv. Funct. Mater. - 2005. - V. 15. - P. 1617-1622.

125 Hoppe H, Sariciftci N.S. // Polymer solar cells. Adv. Polym. Sci. 2007., 12, 21.

126 Hoppe H. Kelvin Probe Force Microscopy Study on Conjugated Polymer/Fullerene Bulk Heterojunction Organic Solar Cells // Nano Lett. - 2005. - V. 5. - P. 269-274.

127 Erb T. Correlation Between Structural and Optical Properties of Composite Polymer/Fullerene Films for Organic Solar Cells / U. Zhokhavets, G. Gobsch, S. Raleva, B. Stuhn, P. Schilinsky, C.,Waldauf, C. Brabec // Adv. Funct. Mater. - 2005. -V. 15.-P. 1193.

128 Blom P. W. Device Physics of Polymer: Fullerene bulk Heterojunction Solar Cells / V. D. Mihailetchi, J. A. Koster, D. E. Markov // Adv. Mater. - 2007. - V. 19. -P. 1551-1556.

129 Hoppe H.Inverse relation between photocurrent and absorption layer thickness in polymer solar cells / S. Shokhovets, G. Gobsch // phys. stat. sol. (RRL). - 207. - V. 1. - P. R40-R42.

130. Matsuo Y. Molecular Photoelectric Switch Using a Mixed SAM of Organic [60]Fullerene and [70]Fullerene Doped with aSingle Iron Atom / T. Ichiki, E. Nakamura // J. Am. Chem. Soc. - 2011. - V. 133. - P. 9932-9937.