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为高效有机太阳能电池定制并改性有机电子受体作为阴极界面层
摘要： 随着有机光伏材料的快速发展，有机太阳能电池（OSC）的能级结构、活性层形貌及制备工艺发生了显著变化。这使得许多传统电极界面层的光电特性不再适用于修饰新型活性层，从而限制了OSC效率的进一步提升。本研究展示了一种通过定制端基单元ITIC来开发阴极界面层（CIL）材料的新策略，以实现OSC的高功率转换效率（PCE）。S-3分子凭借优异的电子接受能力、适宜的能级结构及良好的成膜性能，展现出卓越的电子提取特性。采用S-3的器件实现了16.6%的PCE，处于该领域领先水平。更重要的是，研究证实CIL分子与聚合物给体之间的静电势差对促进CIL/活性层界面处的激子解离具有重要作用，从而产生额外电荷，这对提升电流密度至关重要。本工作不仅开发了高性能CIL的新设计策略，还通过密度泛函理论（DFT）计算可靠地预测了CIL化学结构对OSC中激子解离的影响。
关键词： 有机电子受体、阴极中间层、电荷密度差、有机太阳能电池、高效率
更新于2025-09-12 10:27:22
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对3-羟基-2-(5-(5-(5-(3-羟基-4-氧代-4H-色烯-2-基)噻吩-2-基)噻吩-2-基)噻吩-2-基)-4H-色烯-4-酮激发态动力学过程的研究洞察
摘要： 在本研究中，我们基于密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TDDFT）方法，从理论上研究了一种新型分子体系——3-羟基-2-(5-(5-(5-(3-羟基-4-氧代-4H-色烯-2-基)噻吩-2-基)噻吩-2-基)噻吩-2-基)-4H-色烯-4-酮（FT）。通过计算约化密度梯度（RDG）与sign(λ2)ρ的关系，我们首先验证了FT分子在S0态中形成了双重分子内氢键（O1─H2···O3和O4─H5···O6）。随后，通过比较S0态和S1态中涉及氢键的主要结构参数及相应的红外（IR）振动光谱，我们证明这两个分子内氢键在S1态中得到了增强。通过对垂直激发过程的分析，我们的理论结果复现了实验吸收特性，证实了本工作中采用的理论水平（B3LYP/TZVP）是合理且有效的。前沿分子轨道（MOs）描绘了电子激发态的本质，并支持激发态分子内质子转移（ESIPT）反应。根据沿逐步和协同的O1─H2与O4─H5坐标的势能曲线计算结果，我们验证了尽管FT分子具有两个分子内氢键，但在S1态中仅能发生激发态单质子转移。我们不仅详细研究了FT体系的激发态行为并阐明了ESIPT机制，还解释了先前的实验结果。
关键词： 电荷重分布、激发态分子内质子转移（ESIPT）、分子内氢键、电荷密度差
更新于2025-09-04 15:30:14