通过malononitrile组接受器调整基于indandione的D-A材料的光电子特性:一种DFT和TD-DFT方法
Pankaj Kumar Kushwaha1, Sunil Kumar Srivastava2
1Department of Physics, School of Physical Sciences, Mahatma Gandhi Central University, Motihari, East Champaran, Bihar, 845401, India.
基于英达的新供体-接受体 (D-A) 材料与马洛尼特受体显示有机电子的希望. 分子DM4具有出色的光伏性能,达到18.5%的高功率转换效率 (PCE).
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:
- 基于的材料被探索用于有机电子产品,因为它具有高电子流动性和可调节的光电子特性.
- 纳体-接受器 (D-A) 材料包括malononitrile接受器被研究为增强的电荷传输和性能.
研究的目的:
- 研究基于新型的丹迪的D-A材料 (DM1-DM4) 的光电子和光伏性能.
- 确定有机电子设备,特别是太阳能电池的有前途的候选人.
主要方法:
- 使用密度函数理论 (DFT) 和时间依赖 DFT (TD-DFT) 的计算调查.
- 电子和光学特性分析,包括边界分子轨道 (FMO) 分析,UV-Vis吸收,状态密度 (DOS),激子结合能量 (Eb) 和过渡密度矩阵 (TDM).
- 使用夏伯和阿尔哈比模型评估光伏参数和功率转换效率 (PCE).
主要成果:
- 设计的分子 (DM1-DM4) 具有较低的光带间隙 (~1.77 eV),明显低于参考材料 (~2.24 eV).
- 分子DM4表现出优越的光伏参数:窄带间隙 (1.77 eV),高电子亲和力 (3.49 eV),延长激发状态寿命 (10.0 ns),低重组能量 (λe ~ 0.13 eV, λh ~ 0.24 eV) 和高短路电流密度 (Jsc ~ 15.73 mA / cm2).
- DM4实现了大约18.5%的高功率转换效率 (PCE).
结论:
- 引入malononitrile接受器有效降低了带隙,并提高了基于indandione的D-A材料的光伏性能.
- 分子DM4由于其优化的光电子和光伏特征,在有机电子设备中具有特殊的应用潜力.
- 需要进一步的实验验证,以确认计算结果和设备适用性.
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