有机太阳能电池给受体界面激子复合过程的理论研究
[Abstract]:Organic solar cells give acceptor interface exciton recombination will affect its photoelectric conversion efficiency, thus affecting the performance of the battery, so the study of interface exciton recombination is very important. This paper is based on density functional theory (density functional theory,DFT) and time-dependent density functional theory (time-dependent density functional theory,TDDFT). For organic solar cells, the receptor interface: organic plane small molecule / fullerene interface pentaphenyl (pentacene) / fullerene (fullerene,C60), dye molecule / fullerene interface phthalocyanine (phthalocyanine,Pc) / fullerene, The interfacial exciton recombination of copper phthalocyanine (copper phthalocyanine,Cu Pc) / fullerene and organic polymer / fullerene interfacial 4-polythiophene (4-poly thiophene,T4) / fullerene 6-polythiophene (6-poly thiophene,T6) / fullerene was studied theoretically. The configuration of donor molecule Pentacene,Pc,Cu Pc,T4,T6 and receptor molecule C60 was optimized, and a series of calculations were carried out after the Pentacene/C60 interface was constructed and optimized, the interface of Cu Pc/C60 and the interface of T 4 / C 60 and C 60 were optimized. The calculation of orbital energy levels and the analysis of five pairs of interfaces at .300K are carried out in the Boson-Oppenheimer molecular dynamics simulation. The results of configuration evolution and orbital energy level evolution show that the five pairs of interfaces have achieved dynamic equilibrium. The stability and rationality of the five pairs of interfacial configurations at 300 K are demonstrated. The time-dependent density functional theory (range-separated time-dependent density functional theory,range-separated TDDFT),) is used to calculate the excited state energy and charge density at different time interface configurations. Using Fourier transform formula to deal with the lowest excited state energy of the acceptor interface under all dynamic configurations, the phonon modes of each interface are obtained, and the main vibration modes affecting the recombination of five excitons are analyzed. Finally, the time-varying relationship between the lowest excited state and the ground state is calculated by using the non-adiabatic ab initio molecular dynamics method, which explains the interfacial exciton recombination. The exciton recombination rate at Cu Pc/C60 interface is the fastest, and the exciton recombination at Pc/C60 and T6/C60 interface is the slowest. The results show that the interfacial exciton recombination at Pentacene / C60 interface has no effect on the performance of solar cells. Metal copper can accelerate exciton recombination greatly and increase polymerization degree of polymer can slow down exciton recombination.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM914.4
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,本文编号:2246331
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