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两种异质结太阳能电池聚合物供体材料的设计与理论性质
  • ISSN号:0567-7351
  • 期刊名称:Acta Chimica Sinica
  • 时间:2012.11.11
  • 页码:2365-2371
  • 分类:O631.1[理学—高分子化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]西南大学化学化工学院,重庆400715
  • 相关基金:国家自然科学基金(No.21073144); 重庆市自然科学基金(No.CSTC 2009BB4104); 中央高校基本科研业务费(No.XDJK2010B009)资助.
  • 相关项目:有机共轭高分子的导电机理研究及有机导体的分子设计
中文摘要:

模拟了以苯并噻吩作为富电子基团分别与1H-benzo[d][1,2,3]triazole和1H-benzo[d][1,2,3]triazole-6-carbonitrile作为缺电子基团构成的两种聚合物太阳能电池供体材料(PBnDT-HTAZ,PBnDT-6CNTAZ)及PC60BM为受体材料的理论性质.利用DFT理论分析了两种聚合物的电子和光物理性质,通过Marcus理论研究了供-受体化合物在供受体界面的电荷转移性质和供体聚合物的空穴迁移能力.计算结果表明:供体聚合物具有强而宽的吸收,并且具有强的分子内电子转移和从电子供体到电子受体的分子间电子转移,对应的复合物都具有较小的激子束缚能;与PBnDT-HTAZ相比,设计的供体PBnDT-6CNTAZ,由于引入了强吸电性的氰基而具有更大的开路电压和更好的抗氧化能力,另外,在供受体界面具有更好的电荷转移特性,并且在供体中具有相对大的空穴迁移速率.因此,可以推断得知引入氰基的PBnDT-6CNTAZ是一种潜在的更好的太阳能电池供体材料.

英文摘要:

A highly efficient organic solar cell needs a copolymer as donor possessing low-band gap,high open-circuit voltage(Voc),good charge transfer at donor-acceptor(D-A) interface,and good transport properties in polymers.As the first step towards this goal,we constructed two polymers(PBnDT-HTAZ and PBnDT-6CNTAZ) incorporating benzodithiophene(BnDT) as the electron-rich units and either 1H-benzo[d][1,2,3]triazole(HTAZ) or 1H-benzo[d][1,2,3]triazole-6-carbonitrile(6CNTAZ) as the electron-deficient unit.The designed PBnDT-6CNTAZ was introduced a cyano in the electron-deficient unit.PBnDT-HTAZ and PBnDT-6CNTAZ as donors and [6,6]-phenyl C61-butyric acid methyl ester(PC60BM) as an acceptor in hetero-organic solar cell,as well as the D-A complexes are investigated using density functional theory(DFT) and time-dependent density functional theory(TD-DFT) in this work.The electronic properties,optical absorption properties,intramolecular and intermolecular charge transfer,exciton binding energy of two polymers and corresponding D-A complexes are discussed.By means of Marcus theory,the exciton-dissociation,charge-recombination rate of D-A complex at the D-A interface,and the hole-transport rate of polymer donors are studied.According to the computational results,it indicates that the two polymers have strong and wide absorption peaks in visible region,as well as strong intramolecular charge transfer and intermolecular charge transfer for corresponding D-A complex.The designed PBnDT-6CNTAZ possesses lower the energy of the highest occupied molecular orbital(HOMO) so that PBnDT-6CNTAZ exhibits larger open-circuit voltage and better ability of antioxidant in comparison with PBnDT-HTAZ.The two polymers corresponding D-A complexes have small exciton binding energy.The PBnDT-6CNTAZ has good ability of charge transfer and larger hole-transport rate in comparison to PBnDT-HTAZ.It is thus clear that incorporating cyano in polymer(PBnDT-6CNTAZ) have an important impact on performance of organic

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期刊信息
  • 《化学学报》
  • 北大核心期刊(2014版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院上海有机化学研究所
  • 主编:周其林
  • 地址:上海市零陵路345号
  • 邮编:200032
  • 邮箱:hxxb@sioc.ac.cn
  • 电话:021-54925085
  • 国际标准刊号:ISSN:0567-7351
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1320/O6
  • 邮发代号:4-209
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,第二届国家期刊奖提名奖,中国期刊方阵“双高期刊”
  • 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),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:28694