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基于苯并噻吩（BT-CIC）的非富勒烯受体有机太阳能电池光电性能调控
摘要： 有机太阳能电池因其卓越特性已成为研究和技术领域的关注焦点。在本研究中，我们设计了一种基于苯并噻吩（BT-CIC）的非富勒烯受体有机太阳能电池，其具有A-D-A新型结构。通过将参比分子R中2-(5,6-二氯-2-亚甲基-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基)乙腈替换为不同电子吸端基受体单元，衍生出D1-D4四种设计结构（均源自非富勒烯受体BT-CIC）。采用TD-DFT B3LYP/6-31G基组理论研究了末端受体基团对设计分子（D1-D4）吸收光谱、能级、电荷传输、形貌及光伏性能的影响，并与参比分子R进行对比。在所有新型结构中，D3在气态和氯仿中分别表现出最大吸收波长（λmax）701.7纳米和755.2纳米。D3的红移现象源于其相比其他结构含有更强的电子吸端基受体单元和更延展的共轭体系。该结构还显示出最低的能带隙（1.97 eV）、λe（0.0063 eV）和λh（0.0099 eV）值，表明其具有优异的电子迁移能力。D3最低的结合能1.20 eV说明该分子易解离成载流子，TDM结果显示D3中激子易发生解离。总体而言，设计结构D3被证实是更高效的单组分有机太阳能电池受体分子。本研究为有机光伏用非富勒烯受体的开发提供了新见解。
关键词： 理论研究、光电性质、苯并噻吩、有机太阳能电池、非富勒烯受体
更新于2025-09-23 15:19:57
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含杂环锚定基团的卟啉染料用于提高染料敏化太阳能电池的效率与长期稳定性：冠军卟啉染料SM315的进一步优化
摘要： 为在不降低高效性的前提下进一步提升卟啉基染料敏化太阳能电池（DSSCs）的长期稳定性，本研究从理论层面系统考察了一系列以冠军染料SM315为基础、但锚定基团各异的卟啉敏化剂。能量分解分析表明：与采用羧酸锚定基团的SM315相比，含乙内酰脲和巴比妥酸锚定基团的卟啉染料因与半导体表面具有更强的轨道相互作用，展现出更优异的吸附稳定性。此外，这两种杂环锚定基团修饰的卟啉染料在电荷分离与注入效率、光捕获能力及导带能级偏移等影响DSSCs性能的关键指标上，均能达到相当或更优水平。这些发现揭示了乙内酰脲与巴比妥酸锚定基团作为羧酸基团有效替代物的巨大潜力——它们既能提升电池效率又能增强长期稳定性，值得开展实验合成验证。
关键词： 吸附稳定性、卟啉、杂环锚定基团、染料敏化太阳能电池、理论研究
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于染料敏化太阳能电池（DSSC）的N719衍生物：一项理论研究
摘要： 本研究的主要目标是运用密度泛函理论（DFT）分析化学修饰对N719衍生物电子结构的影响，以评估其在染料敏化太阳能电池（DSSC）中的应用。紫外-可见光谱表明，电子构型对于研究太阳辐射吸收及分析电子传输层（ETL）、电解质与染料间的电荷传输机制至关重要。开壳层与闭壳层电子构型与染料的吸收能及激发能相关。根据本研究结果，可确定N719、N719-2、N719-7和N719-8（中性及双阴离子态）是最佳候选材料——其带隙特性及与ETL的能带排列有助于太阳能器件工作时实现高效电荷传输。本研究还报道了所有体系的光捕获效率（LHE），该参数通过提升载流子生成量可改善器件性能。这些结果可为这些敏化剂的化学修饰实验研究提供指导。
关键词： 紫外-可见光谱、光捕获效率、分子结构、光谱学、密度泛函理论、N719衍生物、理论研究、量子化学、密度泛函理论、染料敏化太阳能电池、DSSC、染料敏化太阳能电池、光捕获效率
更新于2025-09-12 10:27:22