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四硫富瓦烯作为染料敏化太阳能电池有机染料电子给体的理论研究
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]电子科技大学微电子与固体电子学院,电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都610054, [2]兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室,兰州730000
  • 相关基金:国家自然科学基金(21272033),电子薄膜与集成器件国家重点实验室创新基金(CXJJ201104)以及北京分子科学国家实验室(筹)开放基金资助项目
中文摘要:

为了研究四硫富瓦烯(TTF)基团对有机染料敏化剂光电性能的影响,以咔唑染料Dye 1 为原型,引入TTF基团作为电子给体,设计了咔唑染料Dye 2. 采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)分别计算模拟了纯染料分子和吸附团簇(TiO2)9后的形貌、分子轨道能级以及紫外-可见吸收光谱,采用周期性密度泛函理论计算模拟染料分子在二氧化钛(101)面吸附的表面形貌. 结果发现:在有机染料中引入TTF基团有助于有机染料敏化剂在二氧化钛表面的抗团聚作用和分子内的电荷转移;最为重要的是,TTF 基团的强给电子能力极大地增强了有机染料敏化剂的光捕获能力. 所有的计算结果表明,TTF基团是一种非常有潜力改善染料敏化剂光电性能的给电子基团.

英文摘要:

To investigate the effect of a tetrathiafulvalene (TTF) unit on the photovoltaic properties of the corresponding dye sensitizer, a TTF-carbazole-based sensitizer, Dye 2, was designed; it was based on the framework of Dye 1. The geometries, electronic structures, and optical properties of Dye 1 and Dye 2 before and after binding to (TiO2)9 clusters were investigated using density functional theory (DFT) and time- dependent DFT. The surface morphologies of the dyes on TiO2 (101) surfaces were simulated by periodic DFT calculations using the DMol^3 program. The calculated results showed that the introduction of TTF units into dyes could help to inhibit dye aggregation on the TiO2 surface; this is conducive to intramolecular charge-transfer transitions and significantly improves the light-harvesting ability. The calculated results demonstrate that the TTF unit is a very promising electron donor for improving the photovoltaic properties of organic dye sensitizers.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781