在pyran核心功能材料中调整外围接收器,以提高光伏效率

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 有机电子 有机电子
• 计算化学计算化学

背景情况:

• 非富勒烯受体 (NFAs) 对于改善批量异质连接有机太阳能电池 (BHJ-OSCs) 是至关重要的.
• 开发具有定制光电子特性的新型NFA对于提高太阳能电池效率至关重要.

研究的目的:

• 设计和研究新的A-π-D-π-A配置的NFAs,通过修改基准分子 (BDTR) 与基于二 (BT) 的受体.
• 使用计算方法探索这些新型NFA的几何,电子,光学和光伏特性.

主要方法:

• 在M06/6-311G (d,p) 级使用密度函数理论 (DFT) 和时间依赖的DFT (TD-DFT).
• 分析能量差距,吸收波长,结合能量,过渡密度矩阵 (TDM) 和状态密度 (DOS).
• 使用与PTB7-Th捐赠器的夏伯方程计算开路电压 (V_oc).

主要成果:

• 设计的NFA (BDTD1-BDTD7) 显示了较低的能量差距 (2.130-2.250 eV) 和红移吸收光谱 (731.249-775.672 nm).
• 低的结合能 (0.528-0.554 eV) 表明了高的激子解离率和高效的电荷转移.
• BDTD5显示了最有希望的结果,具有最小的能量差距和最长的吸收波长.
• 所有设计的导数都显示了与参考值相比较的开放电路电压值.

结论:

• 用二受体进行终端修改是一种有效的策略,可以增强NFAs的光电子和光伏特性.
• 设计的NFA具有提高大量异质连接有机太阳能电池性能的潜力.
• 计算建模为NFA开发提供了对结构-属性关系的宝贵见解.