D-π-A-π-D型異質接面太陽能電子予體材料之理論計算探討

D-π-A-π-D Type of Electron Donor Molecules for Bulk Heterojunction Solar Cells Materials : Theoretical Investigations

謝淳安(Chun-An Hsieh)

指導教授 ： 王伯昌

淡江大學/理學院/化學學系碩士班/碩士(2014年)

https://doi.org/10.6846/TKU.2014.00008

摘要

設計不同的電子受體片段、電子予體片段和π共軛連結基組合成應用於異質接面太陽能電池材料之四個系列共28個的D-π-A-π-D形式電子予體分子，接著利用理論計算的方法(DFT/B3LYP/6-31G(d)、DFT/BHandHLYP/6-31G(d))分析分子的結構、電子特性、吸收光譜、光捕獲效益、電洞重組能、分子軌域分析等數據，探討不同予體片段對於分子的影響，並且搭配文獻所提供的實驗值，進而找出較為適合作為異質接面太陽能電池材料的分子，供實驗學者參考。
結果發現，4種系列之電子予體分子均有良好的電子特性以及光學性質，其中在吸收光譜方面具有較寬廣的吸收光範圍以及紅位移程度最好的最大吸收波長，在電洞重組能方面，具有電洞傳輸材料的特性，根據計算所得結果，推論DCPT及MDTP所組成的電子予體分子，適合做為太陽能電池的電子予體材料。

關鍵字

太陽能電池 ； 理論計算

並列摘要

In this study, we designed four types of electron-donating molecules (D-π-A-π-D) applied in bulk heterojunction solar cells, which consisted of different kind of electron donating fragments, electron accepting fragments and π-conjugated linkers. We selected the DFT/B3LYP/6-31G(d) and TD-DFT/ BHandHLYP/6-31G(d) method to investigate the structure (selected bond lengths and dihedral angles), electronic (energy of HOMO, LUMO and energy different between HOMO and LUMO), optical properties (calculated absorption spectrum, related oscillator strength, related molecular transitions), and photovoltaic properties (hole reorganization energy, light harvesting efficiencies) and pDOS analysis for HOMO and LUMO.
According to calculation results, designed D-π-A-π-D molecules composed exhibit well electronic properties and optical properties. Among these molecules, the D-π-A-π-D molecules which used DCPT or MDTP to be the electron-donating fragment have the better performance which compared with other molecules.

並列關鍵字

DFT ； BHJ ； Gaussian ； Solar Cells

參考文獻

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