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作为槲皮素基染料敏化太阳能电池连接体的杂芳环：一项TDDFT研究

DOI：10.1007/s10825-019-01398-0 期刊：Journal of Computational Electronics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 首次采用含时密度泛函理论（TDDFT）结合二甲基亚砜（DMSO）溶剂模型，研究了以环戊二烯（F1）、呋喃（F2）、吡咯（F3）、噻吩（F4）、恶唑（F5）、咪唑（F6）、噻唑（F7）、异茚（FF1）、苯并呋喃（FF2）、吲哚（FF3）、苯并噻吩（FF4）、苯并恶唑（FF5）、苯并咪唑（FF6）和苯并噻唑（FF7）等杂环芳香体系作为π连接桥的槲皮素（Q）–π–氰基丙烯酸（CNA）染料分子的电子特性，预测其激发能、吸收波长、振子强度、光捕获效率及激子结合能，并确定了染料分子基态与激发态的电荷转移与电荷再生机制?；诜肿幽诘绾勺?，分析了染料（槲皮素）向半导体（TiO2）表面的光子-电子能量转移过程。这些新型染料分子的电子转移研究结果可用于提升相应染料敏化太阳能电池的性能。
作者： M. Megala，Beulah J. M. Rajkumar
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过研究以杂环芳烃为π连接体的槲皮素(Q)-π-氰基丙烯酸(CNA)染料分子的电子特性，提升无金属有机染料在染料敏化太阳能电池(DSSCs)中的光诱导分子内电荷转移效率。

研究成果

研究表明，功能化槲皮素是分子内电荷转移（ICT）的有效发色团，可增强染料敏化太阳能电池（DSSCs）中染料向二氧化钛导带的电子注入。在研究的14种染料中，FF3染料因其最大吸收波长、更高的光捕获效率（LHE）以及更小的激子结合能（EBE），被预测更适合潜在的DSSC应用。

研究不足

该研究纯属理论性，未涉及对实际染料敏化太阳能电池中设计染料的实验验证。所采用的计算方法和模型在准确预测染料在实际应用中所有性能方面可能存在固有局限性。

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