有機太陽能電池給受體界面激子復(fù)合過程的理論研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、有機太陽能電池給受體界面激子復(fù)合會影響其光電轉(zhuǎn)換效率,從而影響電池的性能,所以對界面激子復(fù)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(chǔ),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(fù)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(gòu)型優(yōu)化,再構(gòu)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(xué)模擬,構(gòu)型演化以及軌道能級演化結(jié)果表明五對界面都達到了動力學(xué)平衡,說明300K時五對界面構(gòu)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(gòu)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(xué)構(gòu)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(fù)合的主要振動模式。最后通過非絕熱從頭算分子動力學(xué)方法計算得出最低激發(fā)態(tài)復(fù)合到基態(tài)的時間變化關(guān)系,以此說明界面激子復(fù)合。激子復(fù)合速率CuPc/C60界面的激子復(fù)合最快,而Pc/C60和T6/C60界面的激子復(fù)合最慢。研究結(jié)果表明,Pentacen

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