四硫富瓦烯作为染料敏化太阳能电池有机染料电子给体的理论研究.pdf

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1、物理化学学~(WuliHuaxueXuebaoFebruaryActaPhys．一Chim．Sin．2014，30(2)，273—280273[Article】doi：10．3866／PKU．WHXB201311262WWW．whxb．pku．edu．cn四硫富瓦烯作为染料敏化太阳能电池有机染料电子给体的理论研究陈喜明’贾春阳万中全’姚小军(电子科技大学微电子与固体电子学院，电子薄膜与集成器件国家重点实验室，成都610054；兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室，兰州730000)摘要：为了研究四硫富瓦烯(TTF)基团对有机染料敏化剂光电性能的影响，以咔唑染料Dye1为原

2、型，引入TTF基团作为电子给体，设计了咔唑染料Dye2．采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD．DFT)分别计算模拟了纯染料分子和吸附团簇(TiO)。后的形貌、分子轨道能级以及紫外．可见吸收光谱，采用周期性密度泛函理论计算模拟染料分子在二氧化钛(101)面吸附的表面形貌．结果发现：在有机染料中引入TTF基团有助于有机染料敏化剂在二氧化钛表面的抗团聚作用和分子内的电荷转移：最为重要的是，TTF基团的强给电子能力极大地增强了有机染料敏化剂的光捕获能力．所有的计算结果表明，TTF基团是一种非常有潜力改善染料敏化剂光电性能的给电子基团．关键词：四硫富瓦烯：染料敏化剂：密

3、度泛函理论：含时密度泛函理论：染料敏化太阳能电池中图分类号：O641TheoreticallnVestigationsofTetrathiafuIvaleneDerivativeasElectronDonorinOrganicDyeforDye-SensitizedSolarCellsCHENXi-Ming’JIAChun-Yang’’WANZhong—Quan’YAOXiao-Jun(’StateKeyLaboratoryofElectronicThinFilmsandIntegratedDevices,SchoolofMicroelectronicsandSolid-S

4、tateElectronics，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu610054,PR．China；StateKeyLaboratoryofAppliedOrganicChemistry,LanzhouUniversity,Lanzhou730000,R．China、Abstract：ToinvestigatetheeffectofatetrathiafuIvalene(TTF)unitonthephotovoltaicpropertiesofthecorrespondingdyesensitiz

5、er，aTTF—carbazole-basedsensitizer，Dye2，wasdesigned；itwasbasedontheframeworkofDye1．Thegeometries，electronicstructures，andopticalpropertiesofDye1andDye2beforeandafterbindingto(TiO2)9clusterswereinvestigatedusingdensityfunctionaltheory(DFT)andtime-dependentDFThesurfacemorphologiesofthedyesonT

6、iO2(1O1)surfacesweresimulatedbyperiodicDFTcalculationsusingtheDMol。program．ThecalculatedresultsshowedthattheintroductionofTTFunitsintodyescouldhelptoinhibitdyeaggregationontheTiO2surface；thisiSconducivetointramolecularcharge-transfertransitionsandsignificantlyimprovesthelight-harvestingabi

7、lity．ThecalculatedresultsdemonstratethattheTTFunitisaverypromisingelectrondonorforimprovingthephotovoltaicpropertiesoforganicdyesensitizers．KeyWords：Tetrathiafulvalene；Dyesensitizer；Densityfunctionaltheory；Time··dependentdensityfunctionaltheory；Dye·-sensitized