研究目的
研究烷基链长度对染料敏化太阳能电池（DSSCs）用有机染料光电性能的影响。
研究成果
用甲基取代氢对HOMO和LUMO能级有显著影响，并改善了电子跃迁性能。然而，将烷基链长度增加至超过甲基时，对染料性质的影响较小。甲基取代获得了最佳效果，这表明它是设计有机光伏电池的一种有前景的方法。
研究不足
该研究为理论性研究，未包含实验验证。链长的增加需要额外的计算时间，但对所研究染料的性能影响较低。
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烷基链长度对有机染料光电性质的影响：理论研究方法
DOI：10.1007/s10825-020-01486-6
期刊：Journal of Computational Electronics
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要：
近年来，研究有机化合物在染料敏化太阳能电池（DSSCs）中的应用因其独特的光电特性而备受关注。本文对一系列D-π-A型分子进行了理论研究，这些分子以咔唑为给体（D）、氰基丙烯酸为受体（A），并通过共轭桥连接。我们采用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TD-DFT）计算了直链取代效应，阐明了烷基链长度（R：H、CH3至C6H13）的影响。系统研究了目标染料的几何结构、电子与光学性质、导带偏移量以及电荷转移参数（包括电离能IP、电子亲和能EA、光电子发射效率PEE、最高占据轨道能量HEP、重组能λ、光致发光效率LHE、开路电压Voc、注入自由能ΔGinject和重组自由能ΔGreg）。结果表明：用甲基（Dye 2）取代氢原子（Dye 1）一方面显著改变了HOMO和LUMO能级值，另一方面使吸收峰红移（至664.17 nm）并提高了电子跃迁（H→L）的贡献比例（达70%）；而进一步用更长烷基链（CnH2n+1，n=2-6，对应Dye 3-7）取代甲基（Dye 2）的影响较弱。最佳效果出现在甲基取代体系中，且延长碳链长度（虽需更多计算时间）对目标染料性质的改善作用有限。
作者：
Sliman Ennehary，Hamid Toufik，Si Mohamed Bouzzine，Fatima Lamchouri
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