研究目的
设计三种基于无富勒烯受体材料的新型NDI小分子有机太阳能电池（OSCs），并利用计算化学工具研究其光伏和光电性质。
研究成果
所设计的分子由于具有低重组能，展现出强吸收特性、高开路电压和优异的电荷载流子迁移率。这些特性表明该分子在有机太阳能电池应用中可能具有高效性能。
研究不足
该研究基于计算模拟和理论计算，可能无法完全复现实验条件。未涉及所设计分子的实际合成与测试。
基于萘二酰亚胺的无富勒烯小分子有机太阳能电池受体分子设计——通过密度泛函理论实现高效光伏性能
DOI：10.1016/j.saa.2019.117685
期刊：Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy
出版年份：2019
更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要：
借助计算化学工具，我们设计了以萘二酰亚胺（NDI）为核的三种非富勒烯受体分子：2-亚甲基-丙二腈（M-1）、2-(3-甲基-5-亚甲基-2-硫代噻唑烷-4-亚基)丙二腈（M-2）和1-甲基-5-亚甲基-2,6-二氧代-1,2,5,6-四氢吡啶-3-甲腈（M-3）。采用WB97XD/6-31G(d,p)密度泛函理论（DFT）水平计算了这些分子在构建薄膜体异质结器件时表现出的不同光电特性，包括吸收光谱、电子密度、溶解性强度、重组能、给体到受体的电子转移百分比（%ETC）、激发能、振子强度以及器件形貌与结晶度。设计分子的预期开路电压高达4.05至4.49电子伏特，显著高于先前报道的3-甲基-5-亚甲基-2-硫代噻唑烷-4-酮（R）在零电流水平下的3.60电子伏特。由于电子和空穴的重组能分别低至0.0163-0.0280电子伏特和0.0160-0.0190电子伏特，设计分子具有较高的载流子迁移率；同时在氯仿溶剂中呈现420-550纳米的强吸收带，在气相条件下呈现400-540纳米的强吸收范围。
作者：
Usman Ali，Ayesha Javed，Hina Ramzan，Muhammad Shoaib，Ali Raza，Muhammad Tahir Khalil，Shi-Bo Cheng，Javed Iqbal
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