本文關(guān)鍵詞：基于苯并二噻吩和吡咯并吡咯二酮共聚物的有機(jī)太陽(yáng)能電池給體材料光伏性質(zhì)理論研究

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【摘要】：設(shè)計(jì)和合成結(jié)構(gòu)新穎的聚合物太陽(yáng)能電池給體材料是有機(jī)電子學(xué)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域.首先利用二噻吩取代的苯并二噻吩(DBDT)作為富電子結(jié)構(gòu)單元,吡咯并吡咯二酮(DPP)作為缺電子單元構(gòu)筑了一種新的聚合物太陽(yáng)能電池電子給體材料(PDBDTDPP),然后以[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)作為電子受體,借助密度泛函理論(DFT)方法結(jié)合不相干的Marcus-Hush電荷傳輸模型,系統(tǒng)研究了PC61BM-DBDTDPPn=1,2,3,∞體系的分子結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)、光吸收性質(zhì)、電荷轉(zhuǎn)移的內(nèi)重組能和外重組能、激子結(jié)合能、電荷傳輸積分、給體-受體界面上激子分離和電荷復(fù)合速率等性質(zhì),并利用線性回歸方法分析了聚合物重復(fù)單元與其光伏性質(zhì)的關(guān)系.結(jié)果表明,該聚合物具有較好的平面結(jié)構(gòu),低的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)能級(jí),在紫外-可見區(qū)具有寬且強(qiáng)的光學(xué)吸收、較大的激子束縛能(1.365 e V),小的激子分離內(nèi)重組能(0.152 e V)和電荷復(fù)合內(nèi)重組能(0.314 e V).在給體-受體界面上,激子分離速率高達(dá)1.073×1014 s-1,而電荷復(fù)合速率僅為1.797×108 s-1.相比較而言,激子分離速率比電荷復(fù)合速率高約6個(gè)數(shù)量級(jí),表明在給體-受體界面上,光生激子具有很高的分離效率.總之,研究證明PDBDTDPP是一個(gè)非常有前途的聚合物太陽(yáng)能電池給體材料,值得實(shí)驗(yàn)上進(jìn)一步合成及器件化研究.理論研究不僅有助于更深入理解有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)與其光學(xué)、電子性質(zhì)之間的關(guān)系,還可以為合理設(shè)計(jì)聚合物太陽(yáng)能電池給體材料提供有價(jià)值的參考.
【作者單位】： 陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院;陜西理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院;陜西省大分子科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陜西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院;
【關(guān)鍵詞】： 聚合物太陽(yáng)能電池 苯并二噻吩 吡咯并吡咯二酮 激子分離 電荷復(fù)合
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(No.21373132) 陜西理工學(xué)院博士科研啟動(dòng)基金(Nos.SLGKYQD2-13;SLGKYQD2-10;SLGQD14-10)資助~~
【分類號(hào)】：O631.3;TM914.4
【正文快照】： Received September 15,2015;published November 20,2015.Supporting information for this article is available free of charge via the Internet at http://sioc-journal.cn.Project supported by the National Natural Science Foundation of China(No.21373132)and the

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