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

  更多相關文章： 聚合物太陽能電池 苯并二噻吩 吡咯并吡咯二酮 激子分離 電荷復合

【摘要】：設計和合成結構新穎的聚合物太陽能電池給體材料是有機電子學的熱點研究領域.首先利用二噻吩取代的苯并二噻吩(DBDT)作為富電子結構單元,吡咯并吡咯二酮(DPP)作為缺電子單元構筑了一種新的聚合物太陽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,∞體系的分子結構、電子性質(zhì)、光吸收性質(zhì)、電荷轉移的內(nèi)重組能和外重組能、激子結合能、電荷傳輸積分、給體-受體界面上激子分離和電荷復合速率等性質(zhì),并利用線性回歸方法分析了聚合物重復單元與其光伏性質(zhì)的關系.結果表明,該聚合物具有較好的平面結構,低的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)能級,在紫外-可見區(qū)具有寬且強的光學吸收、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1.073×1014 s-1,而電荷復合速率僅為1.797×108 s-1.相比較而言,激子分離速率比電荷復合速率高約6個數(shù)量級,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是一個非常有前途的聚合物太陽能電池給體材料,值得實驗上進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化合物結構與其光學、電子性質(zhì)之間的關系,還可以為合理設計聚合物太陽能電池給體材料提供有價值的參考.
【作者單位】： 陜西理工學院化學與環(huán)境科學學院;陜西理工學院機械工程學院;陜西省大分子科學重點實驗室陜西師范大學化學化工學院;
【關鍵詞】： 聚合物太陽能電池 苯并二噻吩 吡咯并吡咯二酮 激子分離 電荷復合
【基金】：國家自然科學基金(No.21373132) 陜西理工學院博士科研啟動基金(Nos.SLGKYQD2-13;SLGKYQD2-10;SLGQD14-10)資助~~
【分類號】：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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