本文關(guān)鍵詞：萘二酰亞胺及苯并噻二唑類電子受體材料分子設(shè)計(jì)與開路電壓的理論調(diào)控

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【摘要】：本論文設(shè)計(jì)了一系列A'-π-A-π-A'型非富勒烯電子受體材料分子,并分別與不同的電子給體材料分子組合,構(gòu)建給-受體(D-A)界面,評(píng)估了D-A界面載流子的復(fù)合趨勢(shì),給出了有可能獲得較高開路電壓的D-A分子組合,以期為開發(fā)高性能的有機(jī)太陽能電池提供理論指導(dǎo)。研究?jī)?nèi)容包括兩個(gè)部分：第一部分：采用密度泛函理論預(yù)測(cè)了6個(gè)萘二酰亞胺(NDI)衍生物電子受體分子An(n=1-6)的幾何構(gòu)型、前線軌道特征及吸收光譜；并分別與選定的3個(gè)給體分子Dm(m=1-3)組合,構(gòu)建D-A界面,從單分子尺度評(píng)估了不同D-A界面載流子的.復(fù)合程度。結(jié)果表明,引入N、O、S等雜原子可以改變分子間氫鍵位點(diǎn)及強(qiáng)度,調(diào)節(jié)D-A界面分子間的距離與位移,以降低界面載流子的復(fù)合,通過減小光電壓損失獲得高的開路電壓Voc；此外,通過計(jì)算給體HOMOD與受體LUMOA之間的電子耦合Vif發(fā)現(xiàn),平面性均較好的D-A分子組合Vif較大,界面載流子易于復(fù)合,會(huì)引起較大的光電壓損失,不利于獲得高的Voc。將平面性好的受體與非平面型給體材料搭配作為有機(jī)太陽能電池光活性層有可能獲得高的VOc。綜合考慮△EL、Vif、D-A分子平面性及光吸收效率等因素,認(rèn)為D3-A5組合有望成為電子遷移率高、在可見光和近紅外區(qū)吸收寬、界面激子能有效分離且不易復(fù)合的理想給-受體分子組合。第二部分：設(shè)計(jì)并預(yù)測(cè)了一系列苯并噻二唑衍生物電子受體分子的幾何構(gòu)型、前線軌道特征、吸光性質(zhì)及電子重組能等信息；并考察了丙酮和氯苯溶劑對(duì)分子性質(zhì)的影響；在此基礎(chǔ)上將性能優(yōu)異的受體分子與特定的給體分子組合構(gòu)建D-A界面,通過計(jì)算給體HOMO與受體LUMO之間的電子耦合Vif,評(píng)估了D-A界面載流子的復(fù)合程度。結(jié)果表明,對(duì)于A'-π-A-π-A'型苯并噻二唑衍生物,改π橋可以顯著調(diào)節(jié)HOMO能級(jí),進(jìn)而達(dá)到顯著調(diào)節(jié)能隙的目的；合理選擇取代基對(duì)核心受體苯并噻二唑進(jìn)行修飾是調(diào)節(jié)LUMO能級(jí)和能隙最有效的方法。此外,進(jìn)一步證明將平面性好的受體材料與非平面型給體材料搭配作為有機(jī)太陽能電池光活性層材料,有可能達(dá)到降低界面復(fù)合、減小光電壓損失、提高開路電壓的目的。綜合考慮△EL、Vif、光吸收效率及溶劑化效應(yīng)等因素,D1-1aγ及D1-2aγ界面組合有望成為電子遷移率高、在可見光和近紅外區(qū)吸收寬、界面激子可以有效分離且不易復(fù)合的理想給-受體分子組合。
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O626;TM914.4

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

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2 張忠衛(wèi),陸劍峰,池衛(wèi)英,王亮興,陳鳴波;砷化鎵太陽電池技術(shù)的進(jìn)展與前景[J];上海航天;2003年03期

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本文編號(hào)：1264063