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1、含稠环非富勒烯受体材料在有机太阳能电池给受体界面处电荷转移机制的理论探讨近年来,传统化石能源的日益枯竭及其造成的环境污染问题日益严峻使得开发新型清洁可再生能源成为人们的迫切需求,其中对太阳能电池的研究则成为关注的焦点。有机太阳能电池（OSC以其成本低、易调节和机械柔性好等优点在众多太阳能电池种类中脱颖而出。其中,包含电子给体和受体材料的活性层作为OSC勺重要组成部分对调控器件整体性能具有十分重要的作用。目前，OSC中的电子给体材料已得到积极的发展,但电子受体材料的开发通常局限于富勒烯衍生物类材料。然而,富勒烯类材料的化学结构相对固定、能级调节困难以及光学吸收较弱等缺点限制了其在OSCfr的进一
2、步发展。为了解决以上问题，非富勒烯（NFF受体材料的开发将开辟OSCH料设计的新篇章。本文以NF稠环电子受体材料为主要研究对象,运用多种理论方法（密度泛函理论（DFT、含时-DFT（TD-DFT以及分子动力学（MD）对给体/受体（D/A）界面的电荷转移机制进行了深入的分析,并在此基础上设计了更加高效的NFOSC受体材料。主要研究内容如下:1.针对NFOS触能较低的现象，在分子水平上对实验上合成的方基受体材料（FENIDT与经典受体材料PC61BMS行了比较性研究，以期探索到NF类材料相比于富勒烯类材料的优缺点所在。运用DFT以及TD-DF访法计算了相应的开路电压（VOC）,能量驱动力（八E,光
3、学性质，电子传输性能，以及D/A界面电荷分离速率（kCS）与重组速率（kCR）等参数，发现FENIDT在VOC,AE,吸收光谱，传输以及界面参数方面具有一定优势。同时，结合FENIDT的优势设计了5个分子,根据理论估算，推断设计的分子3是一个潜在的高性能NFOS俣体材料。2.Troisi及其合作者认为受体材料最低未占据轨道能级的多重简并以及离子低激发态能级的性质有利于界面电荷分离过程。根据具有三维结构的酰亚胺衍生物DBFI-T也可能具有这一特质的实验推测,从理论上进行了进一步的确认,并通过替换中心嚷吩单元设计了分子1和2来寻找更加合适的NFOS受体材料。使用DFT以及TD-DF*法，对所设计分
4、子进行了包括电子结构,VOC,AE,吸收光谱,kCS以及kCR/sub冷多种性质的计算,在电荷转移态的寻找过程中采用激发态特征与前线分子轨道相结合的方式,在界面速率的计算过程中考虑了低激发能的影响。结果显示,设计的分子1和2均展现了较高的VOC足够大的AE以及较好的吸收性质,更大的kCSW及更小的kCR/subx因此推断设计分子1和2有望成为优异的NFOSCS体材料。3.近期，以NF受体材料ITIC为基础的OSCf比于富勒烯OSCM有更加优异的器件性能。通过MDW量子化学相结合的方法对给受体界面进行了多尺度的理论模拟，并从界面的角度比较多个重要参数（包括kCS/sub环口kCR/sub龙Z及电荷转移态和Frenkel激子态之间的相对位置关系）,对造成性能差异的原因进行分析。发现,PBDB-T/ITIC体系中给体和受体更好的匹配以及更大的kCSW能是弓I起PBDB-T/ITIC和PBDB-T/PC71BMfe能差异的原因。
