基于1,8-萘酰二胺的具有近红外吸收的π-共轭有机太阳能电池给体材料的分子设计

摘要：

为了提高有机太阳能电池(Organic solar cells,OSCs)给体材料的光吸收效率,本文设计了系列以噻吩异靛蓝分子片段为中心,不同芳香杂环为π-桥,1,8-萘酰二胺(1,8-Naph-thalimide,NI)分子片段为端基的新型π-共轭化合物作为有机太阳能电池给体材料.利用量子化学中的密度泛函理论和含时密度泛函理论方法,对所设计的化合物的光学和电子性质进行了研究,探究分子结构与光谱和电子性质之间的联系.计算结果表明,通过在母体化合物中引入不同的π-桥,可以有效调节所设计分子的前线分子轨道能级、能隙和光谱性质.但是,其对设计分子的几何结构影响不大.设计的化合物分子均具有窄的能隙,在可见光和近红外光谱(NIR)区都有强吸收,这有利于提高有机太阳能电池光吸收效率.前线分子轨道能级分析发现,部分设计的化合物能级与典型富勒烯受体材料相匹配,可选用传统PCBM,bisPCBM和PC71BM作为受体材料,另一部分设计化合物,则应考虑选用其他的太阳能电池受体材料.研究结果表明,本文所设计的化合物可作为具有红光或NIR区有强吸收的高效太阳能电池给体材料应用于太阳能电池中.本研究为开发和合成新型高效有机太阳能给体材料提供理论依据.

关键词：1、8-萘酰二胺、密度泛函理论、前线分子轨道、有机太阳能电池、吸收光谱

所属期刊栏目：39

分类号：O641(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：吉林省人力资源与社会保障厅项目2021Z007

在线出版日期：2023-03-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：87-94