發(fā)布時間：2020-05-20 17:07

【摘要】：有機太陽能電池因其成本低、質(zhì)量輕、制備工藝簡單等特點成為太陽能電池的熱門研究領(lǐng)域。典型的雙層異質(zhì)結(jié)和本體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池的活性層都包含兩種組分,即電子給體材料和電子受體材料。在過去二十多年里,有機太陽能電池一直以富勒烯及其衍生物作為主要的受體材料。然而富勒烯類受體材料具有本質(zhì)的缺陷,限制了有機太陽能電池的進一步發(fā)展。最近,基于非富勒烯受體的太陽能電池表現(xiàn)出了極好的光伏性能,這歸因于這類材料具有寬且強的光吸收和高度可調(diào)的電子能級。迄今為止,已經(jīng)設(shè)計合成的非富勒烯受體基本都是芳香性結(jié)構(gòu),其中基于A-π-A型(Acceptor-π-Acceptor)稠環(huán)電子受體的太陽能電池具有最高的能量轉(zhuǎn)換效率。相比于芳香性分子,反芳香性分子具有很多優(yōu)異的性質(zhì),如窄帶隙和大的電子親和能,有利于拓寬吸收光譜和增強得電子能力。然而,目前關(guān)于反芳香性受體材料的報道非常少。在本文中,我們通過量子化學(xué)計算從理論上探索了反芳香性結(jié)構(gòu)的分子作為電子受體的可能性。根據(jù)目前最成功的非富勒烯電子受體ITIC和IEIC,我們設(shè)計了一系列類似的芳香性和反芳香性小分子電子受體,并利用(含時)密度泛函理論研究了它們的電子性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和電荷傳輸性質(zhì)。結(jié)果表明,反芳香性分子除了具有與芳香性分子相似的前線分子軌道,還額外擁有一對來源于反芳香結(jié)構(gòu)帶來的前線分子軌道,因而具有更強或更寬的光吸收。此外,分子結(jié)構(gòu)的異構(gòu)化對分子的光吸收和電荷傳輸能力具有十分重要的影響。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM914.4

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