研究目的
研究不同π-桥联基团对D-π-A型化合物电子特性的影响，旨在提升聚合物太阳能电池的功率转换效率(PCE)。
研究成果
DTS π-连接体被证实是所研究间隔基中最有效的，能形成更扁平的结构、更好的共轭体系并提升光电性能，使得PBDTS-DTS-TZNT化合物成为实现聚合物太阳能电池更高光电转换效率(PCE)的有力候选材料。
研究不足
该研究为理论性研究，未对所设计化合物在实际聚合物太阳能电池中的性能进行实验验证。用甲基取代长烷基的简化处理可能无法完全反映原始化合物的电子特性。
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一类用于聚合物太阳能电池的有机D-π-A染料的理论研究：不同π-桥的影响
DOI：10.3390/cryst10030163
期刊：Crystals
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要：
一类可作为聚合物太阳能电池染料的D-π-A化合物已基于实验中证实具有最高功率转换效率(PCE)的染料（即聚[4,8-双(5-(2-(PBDTS-TZNT)丁基己基硫代)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基-alt-TZNT]和聚[4,8-双(4-氟-5-(2-丁基己基硫代)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基-alt-TZNT](PBDTSF-TZNT)物质）进行了理论设计与研究。采用密度泛函理论和含时密度泛函理论方法结合6-311G(d,p)基组进行了电子结构计算。通过将原始物质中噻吩环和唑环内的长烷基替换为甲基，确定了PBDTS给体和TZNT（萘并[1,2-c:5,6-c]双(2-辛基-[1,2,3]三唑)）受体组分。特别研究了多种π-间隔基的影响。计算结果证实二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]硅杂环戊二烯(DTS)作为π连接体表现优异，根据公认标准甚至优于原始物质中的噻吩桥。实际上，PBDTS-DTS-TZNT组合形成的D-π-A物质具有更扁平的结构、从中性态到阳离子态转变时更高的刚性以及比原始化合物更好的共轭性。此类D-π-A物质的最高占据分子轨道(HOMO)-最低未占分子轨道(LUMO)能隙更小，其吸收光谱更强且红移，从而增强了分子内电荷转移，使其成为实现更高PCE的有希望候选材料。
作者：
Nguyen Van Trang，Tran Ngoc Dung，Ngo Tuan Cuong，Le Thi Hong Hai，Daniel Escudero，Minh Tho Nguyen，Hue Minh Thi Nguyen
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