研究目的
通过桥接核心修饰增强基于N,N-二乙基苯胺的给体材料的光伏性能以实现高效太阳能电池。
研究成果
桥接核心修饰是提升供体材料光伏性能以实现高效太阳能电池的有效策略。在设计分子中，D5因其优异的光伏特性被确定为最佳候选分子。
研究不足
该研究是理论性的，依赖于计算模型。需要实验验证来确认这些发现。
通过核心桥接修饰提升N,N-二乙基苯胺基给体材料的光伏性能以实现高效太阳能电池
DOI：10.1002/slct.202000096
期刊：ChemistrySelect
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要：
能源需求的不断增长加速了高效光伏材料的发展。本文设计了五种以N,N-二乙基苯胺为给电子单元、罗丹宁-3-乙酸为受电子基团的推拉型给体材料（D1-D5），拟用作有机太阳能电池（OSCs）的给体分子。研究对近期合成的MR3分子（参照物R）的桥接核进行了不同π共轭桥（噻唑B1、噻吩并[3,2-b]噻吩B2、噻唑并[5,4-d]噻唑B3、2-(噻吩-2-基)噻吩B4和5-(噻唑-5-基)噻唑B5）的修饰改造，通过结构-性能关系分析比较了桥接核修饰对D1-D5光伏特性、光物理性质及电子特性的影响。采用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TDDFT）计算了前沿分子轨道（FMO）、态密度（DOS）图谱、电子/空穴重组能、开路电压、光物理特征、跃迁密度矩阵（TDM）表面及电荷转移情况。结果表明：所设计分子展现出优于或可比拟合成参照物的光电性能。其中D5因具有最窄带隙（2.24 eV）、较小电子迁移率（λe=0.0056 eV）、较小空穴迁移率（λh=0.0046 eV）、低结合能（Eb=0.21 eV）、最高吸收波长值（气相610.76 nm/乙腈670.22 nm）以及相对于HOMO给体-LUMOPC61BM的高开路电压（Voc=1.17 V）等优异光伏特性，被证实为OSCs应用的最佳候选分子。该理论框架证明桥接核修饰是实现理想光电特性的简便有效策略，且所构想分子性能优越，建议实验研究者将其用于未来高效太阳能电池的开发研究。
作者：
Riaz Hussain，Muhammad Usman Khan，Muhammad Yasir Mehboob，Muhammad Khalid，Javed Iqbal，Khurshid Ayub，Muhammad Adnan，Mahmood Ahmed，Kainat Atiq，Khalid Mahmood
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