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Improving Small-Molecules Based OSCs Performance Through Molecular Optimization: A Computational DFT Analysis
DOI:10.1007/s10895-025-04446-0.png)
摘要
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有机太阳能电池(OSCs)因其低成本生产和柔性应用潜力而受到广泛关注。本研究聚焦于通过计算设计及优化给体分子来提升OSCs效率。我们通过改变中心核的数量,并使用不同取代基修饰侧链,战略性地设计了苯并二噻吩(BDT)和噻吩并[3,2-b]噻吩(TT)衍生物(M1至M7),从而精细调控其电子性质并增强光伏性能。这种取代基修饰促进了更有序的π-π堆积,改善了空穴传输特性。在设计的分子M1-M7中引入扭曲骨架结构,并通过改变不同的侧链和取代基,有助于抑制分子聚集。硒酚基(M6)侧链的应用相比噻吩基侧链(M1–M5)增强了分子间相互作用。噻吩基取代分子表现出更高的HOMO能级。这一较高能级提供了更大的HOMO偏移,有利于高效激子解离而不增加能量损失,这对实现高开路电压(Voc,1.10–1.41 V)有利。在衍生物中,M6在625 nm处具有最高的吸收峰值,归因于其硒酚基侧链。最大吸收波长的顺序为M6 > M1 > M7 > M3 > M4 > M5 > M2 > R。优化的形貌和改善的电荷传输特性导致更高的填充因子(84–91%)和短路电流密度(24.85 mA cm−2),从而提升了PCE。分子工程策略,如引入扭曲骨架、优化分子间相互作用及选择适当侧链,对于设计ASM-OSCs用小分子给体至关重要。这些方法共同实现了适宜的吸收、更高的效率,并最终获得更优的器件性能指标。
Keyword:
Selenophenyl
OSCs
DFT
Electron withdrawing groups
Optoelectronic properties
期刊
IF:
3.1
论文数:
934
被引数:
7.0K
机构
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