基于苯并二噻吩和吡咯并吡咯二酮共聚物的有机太阳能电池给体材料光伏性质理论研究

【摘要】：设计和合成结构新颖的聚合物太阳能电池给体材料是有机电子学的热点研究领域.首先利用二噻吩取代的苯并二噻吩(DBDT)作为富电子结构单元,吡咯并吡咯二酮(DPP)作为缺电子单元构筑了一种新的聚合物太阳能电池电子给体材料(PDBDTDPP),然后以[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)作为电子受体,借助密度泛函理论(DFT)方法结合不相干的Marcus-Hush电荷传输模型,系统研究了PC61BM-DBDTDPPn=1,2,3,∞体系的分子结构、电子性质、光吸收性质、电荷转移的内重组能和外重组能、激子结合能、电荷传输积分、给体-受体界面上激子分离和电荷复合速率等性质,并利用线性回归方法分析了聚合物重复单元与其光伏性质的关系.结果表明,该聚合物具有较好的平面结构,低的最高占据分子轨道(HOMO)能级,在紫外-可见区具有宽且强的光学吸收、较大的激子束缚能(1.365 e V),小的激子分离内重组能(0.152 e V)和电荷复合内重组能(0.314 e V).在给体-受体界面上,激子分离速率高达1.073×1014 s-1,而电荷复合速率仅为1.797×108 s-1.相比较而言,激子分离速率比电荷复合速率高约6个数量级,表明在给体-受体界面上,光生激子具有很高的分离效率.总之,研究证明PDBDTDPP是一个非常有前途的聚合物太阳能电池给体材料,值得实验上进一步合成及器件化研究.理论研究不仅有助于更深入理解有机化合物结构与其光学、电子性质之间的关系,还可以为合理设计聚合物太阳能电池给体材料提供有价值的参考. 【作者单位】： 陕西理工学院化学与环境科学学院;陕西理工学院机械工程学院;陕西省大分子科学重点实验室陕西师范大学化学化工学院;
【关键词】： 聚合物太阳能电池 苯并二噻吩 吡咯并吡咯二酮 激子分离 电荷复合
【基金】：国家自然科学基金(No.21373132) 陕西理工学院博士科研启动基金(Nos.SLGKYQD2-13;SLGKYQD2-10;SLGQD14-10)资助~~
【分类号】：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

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

含氮给体引发剂的结构效应    王栋一,曹维孝,冯新德

可溶液加工给体-受体有机小分子太阳能电池材料研究进展    李在房;彭强;和平;王艳玲;侯秋飞;李本林;田文晶;

聚合物太阳能电池给体材料研究进展    侯宪冰;马晓燕;朱小波;

聚芳香炔铂太阳能电池的制备与性能    谢普会;郭丰启;

体异质结型聚合物太阳电池    高玉荣;马廷丽;

1,4-二酮吡咯并吡咯在聚合物太阳能电池的应用    王亮;孙建平;李针英;周小波;王茜;罗联源;凌启淡;

    

不同受体单元对基于三苯胺小分子给体材料的影响    王逸凡;白会涛;占肖卫;

用于聚合物太阳电池的平面型给体聚合物材料    薄志山;

聚合物体异质结太阳能电池中给体材料表面能调控及其光电性能研究    孙莹;林保平;

高效率的宽带隙聚合物给体材料的设计合成与光伏性能研究    薄志山;李翠红;李光武;危和狄;

不含氟的卤键给体聚合物的卤键层状组装及溶剂组成对层状组装的影响    孔菲;刘方明;王文彬;王力彦;

给体-受体型共轭齐聚物及其太阳能电池    耿延候;曲建飞;屈瑶;谢志元;王佛松;

炔苯基桥联的D-π-A型染料的合成及其在敏化太阳能电池中的应用    宋金生;张凡;薄志山;

一种高迁移率窄带隙聚合物在太阳能电池上的应用    丁娉;邹应萍;刘波;杨苗;彭博;潘春跃;

新型吡咯并吡咯并吡咯二酮纯有机染料的合成及其光伏性能的研究    臧旭峰

含烯键和炔键的有机小分子给体材料的设计、合成及其在有机太阳能电池中的应用    王历平

有机小分子太阳能电池给体材料的合成与性质研究    孙世新

聚合物体异质结太阳能电池：给体材料的设计、合成及性质    李耀文

ET类正组元导电分子晶体及相关负离子工程    陈红余

新型窄带隙聚合物太阳电池给体材料的设计合成与应用    王明

高性能有机小分子太阳能电池的研究    王娜娜

卟啉酞菁类化合物的设计合成及其在太阳能电池中的应用    张天慧

小分子异质结太阳能电池给体材料的合成及性能研究    石文娥

一种硫过氧化物试剂对硫代糖苷给体的活化研究    贺红文

以二芴基芳胺为端基的小分子给体材料的合成与光伏性能研究    夏炎

基于噻吩—苯—噻吩给体结构单元的共轭聚合物的合成及光伏性能    候荣彦

染料敏化太阳能电池中具有不同芳基胺类给体的有机染料的理论研究    苏欣

基于联噻吩给体的有机光伏材料的制备及其性能研究    高君

“给体—萘桥—给体”型有机发光分子材料的合成及其光致发光性能研究    潘科君

含噁二唑的聚噻吩衍生物和不同给体的光伏材料合成及性能研究    刘大喜

氟取代三元聚合物给体材料的合成及光伏性能研究    王志慧

含三苯胺、噁二唑聚噻吩衍生物和双给体有机染料的合成及光伏性能研究    陈华杰