具有高效电荷移动性和分离能力的异质连接有机太阳能电池由DFT研究
Yuqiang Huang1, Kaiyan Zhang1, Peng Song2
1College of Science, Northeast Forestry University, Harbin, 150040, Heilongjiang, China.
Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|October 15, 2024
概括
细菌是有机太阳能电池 (OSC) 的优质捐赠材料,具有前景. 将其与o-AT-2Cl等非富勒受体 (NFAs) 结合起来,可以提高光伏性能和电荷分离效率.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 物理化学 物理化学
- 有机电子 有机电子
背景情况:
- 有机太阳能电池 (OSC) 的效率在很大程度上取决于活性层材料的特性.
- 衍生物为OSCs提供了丰富的,环保的有机分子材料.
研究的目的:
- 评估细菌及其衍生物作为OSC的潜在供体材料.
- 调查非富勒烯受体 (NFA) 结构对光伏性能的影响.
- 通过计算设计高效的批量异质连接 (BHJs) 来改进OSC.
主要方法:
- 密度函数理论 (DFT) 用于基础状态结构优化.
- 时间依赖密度函数理论 (TD-DFT) 用于计算吸收光谱和兴奋状态属性.
- 对供体和接受体特性进行比较分析,并对6个BHJ进行模拟.
主要成果:
- 细菌在D18上表现出优越的供体特性,具有更好的结构特征,更小的能量差距,更低的孔重组能量,红移吸收和更高的孔流动性.
- 与m-AT-2Cl相比,o-AT-2Cl表现出优越的受体特性,突出了替代位置对NFA物理化学特性的影响.
- 基于细菌的BHJ显示出有希望的性能,其中BChl3 / o-AT-2Cl和BChl4 / o-AT-2Cl实现了最高的界面电荷分离率.
结论:
- 细菌和特定的NFAs,特别是o-AT-2Cl,适用于高性能OSC.
- 结合细菌和NFAs的BHJ提供了一个可行的策略,以提高OSC光伏性能.
- 计算建模为设计高效的有机太阳能电池材料提供了一条途径.
