具有高短路电流特性的D-A共聚物给体材料的理论研究

作     者：李优 王海燕 华道阳 张秋月 李晓天 李梦科 杜钟康 刘好伟 贾瑜 LI You;WANG Hai-yan;HUA Dao-yang;ZHANG Qiu-yue;LI Xiao-tian;LI Meng-ke;DU Zhong-kang;LIU Hao-wei;JIA Yu

作者机构：郑州大学物理工程学院河南省量子功能材料国际联合实验室郑州450001 河南大学物理与电子学院教育部特种功能材料重点实验室开封475004 

出 版 物：《高分子通报》 (Polymer Bulletin)

年 卷 期：2018年第4期

页      面：58-65页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070305[理学-高分子化学与物理] 080501[工学-材料物理与化学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(61440030) 河南省自然科学基金(11447352) 高等学校博士学科点专项科研基金(20114101110001) 大学生创新创业训练计划项目(201610459051) 

主　　题：高短路电流 太阳能电池 第一性原理 D-A共聚物 

摘      要：针对目前本体异质结有机太阳能电池活性层使用的给-受体(D-A)共聚物,研究对D-A给体材料的选取是设计高效有机太阳能电池的关键问题。本文分别选取了10种D单元和A单元,采用第一性原理密度泛函方法,研究了D、A单元及其相应共聚物结构和能隙的变化。结果表明:噻吩环稠合时噻吩环的个数、噻吩环与苯环稠合时苯环的个数都可以有效地调制能隙的大小;同时结构中噻吩环上S原子的位置对带隙也有一定影响。在此基础上,选取噻吩并[3,4-b]噻吩D2、双噻吩锗D6和吡咯并吡咯二酮A4为单体的三种带隙值较小的聚合物,研究了三种高短路电流给体材料P_1(PDTG-PT)、P_2(PNTz4T)、P_3(DPPTT-T)的电子结构特性。通过分析其分子链构象、Bader电荷转移和形成能,表明它们是高短路电流有机太阳能电池D-A型给体材料的理想选择。本研究为设计高短路电流有机太阳能电池D-A型给体材料提供了有价值的指导。