反芳香性有机太阳能电池非富勒烯受体电子性质的理论研究

发布时间：2020-05-20 17:07

【摘要】：有机太阳能电池因其成本低、质量轻、制备工艺简单等特点成为太阳能电池的热门研究领域。典型的双层异质结和本体异质结有机太阳能电池的活性层都包含两种组分,即电子给体材料和电子受体材料。在过去二十多年里,有机太阳能电池一直以富勒烯及其衍生物作为主要的受体材料。然而富勒烯类受体材料具有本质的缺陷,限制了有机太阳能电池的进一步发展。最近,基于非富勒烯受体的太阳能电池表现出了极好的光伏性能,这归因于这类材料具有宽且强的光吸收和高度可调的电子能级。迄今为止,已经设计合成的非富勒烯受体基本都是芳香性结构,其中基于A-π-A型(Acceptor-π-Acceptor)稠环电子受体的太阳能电池具有最高的能量转换效率。相比于芳香性分子,反芳香性分子具有很多优异的性质,如窄带隙和大的电子亲和能,有利于拓宽吸收光谱和增强得电子能力。然而,目前关于反芳香性受体材料的报道非常少。在本文中,我们通过量子化学计算从理论上探索了反芳香性结构的分子作为电子受体的可能性。根据目前最成功的非富勒烯电子受体ITIC和IEIC,我们设计了一系列类似的芳香性和反芳香性小分子电子受体,并利用(含时)密度泛函理论研究了它们的电子性质、光学性质和电荷传输性质。结果表明,反芳香性分子除了具有与芳香性分子相似的前线分子轨道,还额外拥有一对来源于反芳香结构带来的前线分子轨道,因而具有更强或更宽的光吸收。此外,分子结构的异构化对分子的光吸收和电荷传输能力具有十分重要的影响。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM914.4

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本文编号：2672935