非富勒烯芴基小分子受体与PC61BM在有机太阳能电池中的理论对比研究

"有机太阳能电池中非富勒烯芴基小分子受体与富勒烯受体比较性理论研究，潘清清，李双宝，耿允，苏忠民" 有机太阳能电池是现代太阳能技术的一个重要分支，它们依赖于有机材料来捕获太阳光并将其转化为电能。该领域的研究主要集中在提高器件的效率和稳定性。本文由潘清清、李双宝等人撰写，对比分析了非富勒烯芴基小分子受体FENIDT与经典的富勒烯受体PC61BM在有机太阳能电池中的性能差异。 FENIDT是一种非富勒烯受体材料，其结构中含有芴单元，这种设计旨在改善器件的电荷传输和光吸收特性。研究中，研究人员采用了密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)这两种强大的计算工具，来模拟和预测材料的电子性质。这些理论方法可以计算出与太阳能电池性能密切相关的参数，如电荷分离和重组速率、开路电压(Voc)、能量驱动力(ΔE)和电子迁移率。 研究发现，相比于PC61BM，FENIDT表现出更快的电荷分离速率和更低的电荷复合速率，这意味着FENIDT能更有效地促进电荷的分离，从而可能导致更高的短路电流(Jsc)。此外，FENIDT具有足够的能量驱动力，这有助于维持较高的开路电压，这是决定电池效率的关键因素之一。它的吸收光谱也呈现红移且范围较宽，意味着它能吸收更多不同波长的光，从而可能提高光能转换效率。 关键词：物理化学、有机太阳能电池、受体材料、光物理过程、密度泛函理论。这些关键词揭示了研究的核心领域，包括基础物理化学原理在太阳能电池中的应用，特别是对受体材料选择和设计的影响，以及通过计算方法理解光能转换过程。 这项工作提供了深入的理论见解，对于优化非富勒烯有机太阳能电池的设计提供了关键指导，未来的研究可能会基于这些发现开发出更高效率的有机光伏材料。通过持续探索新型小分子受体，有机太阳能电池的效率有望得到显著提升，进一步推动清洁能源技术的发展。