通过基于Y6的分子修饰来调节非富勒受体的有机光伏特性:一项理论研究
Cai-Rong Zhang1, Hai-Yuan Yu1, Mei-Ling Zhang1
1Department of Applied Physics, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, Gansu 730050, China. zhcrxy@lut.edu.cn.
Physical chemistry chemical physics : PCCP
|September 15, 2023
概括
像Y6这样的非富勒林受体 (NFAs) 的分子修饰会影响有机太阳能电池的性能. 调整骨干,π间隔器和侧链会影响光学特性和电荷转移动态,这对效率至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 有机电子 有机电子
- 太阳能光伏发电是如何实现的
背景情况:
- 有机太阳能电池 (OSC) 依赖非富勒受体 (NFAs) 来提高功率转换效率.
- Y6及其衍生品是OSC领域的高性能NFAs.
- 了解分子修改是优化NFA性能的关键.
研究的目的:
- 调查如何修改Y6骨干,π间隔器和侧链影响光伏性能.
- 阐明基于Y6的OSC中性能调整背后的机制.
- 为设计下一代NFA提供见解.
主要方法:
- 对各种Y6衍生物 (PM6:AQx-2,PM6:Y6-T,PM6:Y6-2T,PM6:Y6-O,PM6:Y6-1O,PM6:Y6-2O) 进行了系统的量子化学计算.
- 分析包括吸收光谱,电荷转移 (CT) 距离 (Δd),平均静电电位 (ESP) 和单元-三元能量差距 (ΔEST).
- 马库斯理论被用来计算激子解离和电荷重组的速率常数.
主要成果:
- 脊柱修改 (素替代) 导致蓝色转移,减少了 Δd 和 ESP,并增加了 ΔEST.
- π-spacer 修改 (thienyl, dithiophenyl) 导致红移,更大的 Δd 和 ESP,并减少了 ΔEST.
- [3,2-b]的替代和的侧链导致红移,增加了 ΔEST, Δd, ESP 和 CT 能量,同时一般降低解离和重组率.
结论:
- 分子修改显著调整了基于Y6的NFAs的电子和光学特性.
- 所有研究的修改都降低了刺激子解离和电荷重组率.
- [3,2-b]和基基修饰增强了电荷传输速率,为改善OSC性能提供了途径.
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