發(fā)布時間：2017-09-23 16:13

  本文關(guān)鍵詞：有機太陽能電池中光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移的理論研究

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【摘要】：太陽能電池是一種將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電裝置。當(dāng)今市場上最常見的是硅太陽能電池,它主要是以硅類材料作為活性材料的太陽能電池,分為單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池等。雖然它們的光電轉(zhuǎn)換效率可以達到24%左右,但是也有很多的不足,比如非常耗材,成本很高,以及工藝復(fù)雜等。有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率沒有硅太陽能電池的高,但是它卻有著硅太陽能電池不能代替的優(yōu)點,比如原材料來源廣泛,加工容易,最主要的是對環(huán)境的污染小,這些優(yōu)點使有機太陽能電池逐漸成為重要的科學(xué)研究熱點。不管是硅太陽能電池還是有機太陽能電池,光電轉(zhuǎn)換效率的提高一直是科學(xué)家們不斷追求的目標(biāo)。本論文主要選取葉綠素a、類胡蘿卜素、BT和PC61BM等有機分子作為有機太陽能電池的活性材料�；诹孔恿W(xué)的方法,重點研究該分子體系中的光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)移,電子和空穴相干性,以及激發(fā)態(tài)的屬性。我們借助三維(3D)可視化技術(shù)將光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移過程可視化處理,進一步揭示處于激發(fā)態(tài)的光功能材料的電荷轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)移機制。通過3D可視化技術(shù),我們明確電荷轉(zhuǎn)移的方向。借助Gauss View 5.0構(gòu)建分子體系模型,采用密度泛函方法B3LYP泛函和6-31G(d)基組優(yōu)化供體和受體基態(tài)的幾何構(gòu)型。所有的理論計算使用Gaussian 09軟件。采用含時密度泛函方法計算有機分子體系的激發(fā)態(tài),采用(TD-DFT),CAM-B3LYP函數(shù)和6-31G(d)基組,計算該分子體系的振子強度,垂直激發(fā)能等�；贛arcus理論和Marcus-Levich-Jortner’s理論,研究分子電荷轉(zhuǎn)移的重組能和自由能,其中供體分子的正離子平衡結(jié)構(gòu)和受體負離子平衡結(jié)構(gòu)分子的優(yōu)化采用密度泛函方法,B3LYP泛函和6-31G(d)基組�；趦�(yōu)化的負電荷/中性,中性/帶電的受體能量,在同一水平理論采用單點能計算。
【關(guān)鍵詞】：激發(fā)態(tài) 電荷轉(zhuǎn)移 光電轉(zhuǎn)化效率 密度泛函方法(DFT)
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第1章 緒論12-16
• 1.1 引言12
• 1.2 太陽能電池12-13
• 1.3 有機太陽能電池13-16
• 1.3.1 有機太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 有機太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)及原理14-16
• 第2章 基本理論方法16-31
• 2.1 分子軌道理論16-18
• 2.1.1 Hartree-Fock-Roothaan方程16-18
• 2.2 密度泛函理論18-20
• 2.3 電子激發(fā)態(tài)理論20-28
• 2.3.1 電子躍遷20-22
• 2.3.2 躍遷選擇定則22-24
• 2.3.3 光誘導(dǎo)分子內(nèi)的電子轉(zhuǎn)移24-28
• 2.4 二維、三維實空間分析方法28-31
• 2.4.1 二維（2D）實空間分析方法28-29
• 2.4.2 三維（3D）實空間分析方法29-31
• 第3章 類胡蘿卜素-葉綠素a-TiO2生物敏化太陽能電池31-47
• 3.1 引言31-32
• 3.2 計算方法32-33
• 3.3 結(jié)果與討論33-46
• 3.3.1 單體葉綠素a和類胡蘿卜素激發(fā)態(tài)特性33-40
• 3.3.2 類胡蘿卜素、葉綠素a和TiO2激發(fā)態(tài)的性質(zhì)40-46
• 3.4 小結(jié)46-47
• 第4章 基于Marcus模型，，有機太陽能電池中光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移的研究47-59
• 4.1 引言47-48
• 4.2 計算方法48-50
• 4.2.1 速率計算48-49
• 4.2.2 量子化學(xué)計算49-50
• 4.3 結(jié)果和討論50-58
• 4.3.1 激發(fā)態(tài)特性50-55
• 4.3.2 電子耦合55-56
• 4.3.3 激子分離和電荷重組的速率56-58
• 4.4 小結(jié)58-59
• 第5章 BHJ太陽能電池材料中振動弛豫的光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移59-69
• 5.1 引言59-60
• 5.2 計算模型和方法60
• 5.3 結(jié)果與討論60-67
• 5.3.1 電荷轉(zhuǎn)移模型60-62
• 5.3.2 電荷轉(zhuǎn)移速率62
• 5.3.3 內(nèi)部重組能62-64
• 5.3.4 吉布斯自由能64-65
• 5.3.5 電子耦合矩陣元65-66
• 5.3.6 電荷重組和激子分離速率66-67
• 5.4 小結(jié)67-69
• 第6章 總結(jié)與展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-79
• 碩士期間發(fā)表的論文及參與的科研項目79-80

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本文編號：906201