有機太陽能電池給受體界面激子復合過程的理論研究.pdf

1、有機太陽能電池給受體界面激子復合會影響其光電轉換效率，從而影響電池的性能，所以對界面激子復合的研究非常重要。本文以密度泛函理論(density functional theory，DFT)和含時密度泛函理論(time-dependentdensityfunctional theory，TDDFT)為理論基礎，對有機太陽能電池給受體界面：有機平面小分子/富勒烯界面并五苯(pentacene)/富勒烯(fullerene，C60)，染料分子

2、/富勒烯界面酞菁(phthalocyanine，Pc)/富勒烯，酞菁銅(copper phthalocyanine，CuPc)/富勒烯以及有機聚合物/富勒烯界面4-聚噻吩(4-poly thiophene，T4)/富勒烯，6-聚噻吩(6-poly thiophene，T6)/富勒烯進行界面激子復合的理論研究。
　　對給體分子Pentacene，Pc，CuPc，T4，T6和受體分子C60分子進行構型優(yōu)化，再構建并優(yōu)化Pentacen

3、e/C60界面、Pc/C60界面、CuPc/C60界面、T4/C60界面和T6/C60界面后，進行一系列計算。計算軌道能級并分析。300K溫度下對五對界面進行玻恩—奧本海默分子動力學模擬，構型演化以及軌道能級演化結果表明五對界面都達到了動力學平衡，說明300K時五對界面構型的穩(wěn)定合理性。通過范圍分割的含時密度泛函理論(range-separated time-dependentdensity functionaltheory，range

4、-separated TDDFT)，計算不同時刻界面構型下的激發(fā)態(tài)能量和電荷密度。通過傅里葉變換公式處理所有動力學構型下給受體界面的最低激發(fā)態(tài)能量，得到各個界面的聲子模式，分析了影響五對界面激子復合的主要振動模式。最后通過非絕熱從頭算分子動力學方法計算得出最低激發(fā)態(tài)復合到基態(tài)的時間變化關系，以此說明界面激子復合。激子復合速率CuPc/C60界面的激子復合最快，而Pc/C60和T6/C60界面的激子復合最慢。研究結果表明，Pentacen