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设计基于烷氧基诱导的高性能近红外敏感小分子受体用于有机太阳能电池
摘要： 科学家致力于设计和合成高效光伏材料以应对能源?；Ｎ?，本研究设计了四种新型小分子受体（A1、A2、A3和A4）以提升有机太阳能电池性能。这些分子均以烷氧基诱导的萘并二噻吩核为核心，分别连接以下端基：2,2-亚乙基-5,6-二氰基-3-氧代-2,3-二氢茚-1-亚基-丙二腈（A1）、甲基-2-氰基-2,2-亚乙基-5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢茚-1-亚基-乙酸酯（A2）、5,2-亚乙基-5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢茚-1-亚基-3-甲基-2-硫代噻唑烷-4-酮（A3）以及2,5-亚乙基-6-氧代-5,6-二氢环戊噻吩-4-亚基-丙二腈（A4）。通过对比参比分子R，发现这些分子在光学、电学及几何结构方面具有优势。前沿分子轨道图显示其具有优异的电荷转移速率，电子密度从给体向受体单元转移。其中A1在氯仿溶剂中可见光区（λmax=798 nm）表现出最高吸收强度；当与PTB7-Th给体聚合物共混时，A3展现出最大开路电压（2.08 V）。相较于模型分子R，所有研究分子因重组能较低而具有高电荷迁移率，其中A1凭借0.0034的超低重组能值成为电子迁移率最高的分子。此外，所有设计分子在有机溶剂中均表现出良好溶解性，A2因具有较高偶极矩而在制备过程中展现出优异溶解特性。
关键词： 跃迁密度矩阵，非富勒烯受体，开路电压，萘二噻吩，重组能，稠环电子受体
更新于2025-09-19 17:13:59
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调节基于烷氧基诱导的电子受体在红外区域的光电性能以实现高性能有机太阳能电池
摘要： 富勒烯类受体在有机太阳能电池中的局限性促使科学界设计并合成非富勒烯受体。为此，我们设计了四种新分子（命名为S1-S4），其包含烷氧基诱导的萘二噻吩给体单元，以及与不同桥接单元相连的2-(5,6-二氟-2-亚甲基-3-氧代-2,3-二氢茚-1-亚基)丙二腈受体部分。将所设计分子S1-S4的电子和光学性质与近期报道的参比分子R进行对比。桥接单元分别为：噻吩(S1)、2-氟噻吩(S2)、2-(噻吩-2-基)噻吩(S3)和2-(4-氟噻吩-2-基)噻吩(S4)。其中S3分子在气相和氯仿溶剂中分别呈现近红外区最大吸收峰（830.0 nm和910.6 nm）。所设计分子的能隙均低于参比分子R，表明其具有更高的电荷转移能力，其中S3的能隙最低（1.68 eV）。采用经典PTB7-Th给体计算开路电压(Voc)，所有分子的Voc均高于R，其中S2达到最高值1.92V。我们设计的分子具有较低的重排能，显示出相比R更高的电荷转移速率，其中S3具有最高的电子迁移率。
关键词： 烷氧基诱导、重组能、跃迁密度矩阵、非富勒烯受体、噻吩、电荷转移、开路电压
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于三苯胺的有机太阳能电池给体材料光电性能调控
摘要： 在本研究中，通过将2-氰基丙烯酸(R)、2-亚甲基丙二腈(M1)、2-氰基丙烯酸甲酯(M2)、2-(2-亚甲基-3-氧代-茚满-1-亚基)-丙二腈(M3)、2-(6,7-二氟-2-亚甲基-3-氧代-茚满-1-亚基)-丙二腈(M4)等不同受体基团取代三苯胺供体基团周围，设计合成了四种分子。采用密度泛函理论(DFT)的CAM-B3LYP/6-31G(d,p)方法研究了四种新型三苯胺(TPA)基有机太阳能电池给体材料(M1-M4)的光电性能，并与近期报道的参比分子进行了对比评估。由于桥接噻吩基团的共轭体系延伸，M4表现出520nm的最大吸收波长。重组能计算结果同样显示M4具有最优空穴传输速率，其低空穴重组能(λh)证实了这一特性。
关键词： 前线分子轨道、电荷转移复合物、跃迁密度矩阵、三苯胺、密度泛函理论、态密度、开路电压
更新于2025-09-16 10:30:52