苯并三氮唑类有机光伏材料的结构与激发态性质研究

张祥; 赵思宇; 刘珂珂; 李果果; 李珂庆; 赵振芳; 刘清

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苯并三氮唑类有机光伏材料的结构与激发态性质研究

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基于密度泛函理论对6种有机光伏材料使用B3LYP/6-31g+(d,p)方法进行计算,对结构和激发态的诸多性质进行研究。研究结果表明,在基态稳定结构中,M1~M4为反式的平面结构,而M5与M6存在40°以上的二面角,因此z轴有较大的偶极矩分量。而M5与M6激发态分子结构的二面角减小了25°左右,逐渐变为反向平面结构,导致总偶极矩呈现下降的趋势。所有分子的HOMO主要集中于苯环和桥联单元上,而LUMO主要分布在苯并三氮唑环上。平面型分子的HOMO与LUMO对于调控的变化不明显,拥有较大二面角的分子,对于形成内部载流子是较为不利的。在环己烷溶剂模型中对分子的紫外吸收光谱和激发态进行分析,M3的紫外吸收范围较大,有助于提高OSCs的光电转化效率,M5与M6不利于载流子的形成,不利于制备成为OSCs给体材料。所有分子激发态性质均是由HOMO之下的4个轨道和LUMO之上的3个轨道之间决定,这样的激发态性质有利于保证材料的稳定性。这些研究为更好地设计半导体材料提供了良好的理论依据。

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来源
《化学研究与应用》 |2023年第10期|2440-2448|共9页
作者
张祥; 赵思宇; 刘珂珂; 李果果; 李珂庆; 赵振芳; 刘清;
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作者单位

河南省科学院高新技术研究中心;

郑州市诚志实业有限公司;

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正文语种 chi
中图分类化学键理论;
关键词
有机太阳能电池; 密度泛函; 结构; 激发态; 前线轨道;

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