發(fā)布時(shí)間：2018-09-17 15:24

【摘要】：有機(jī)太陽能電池給受體界面激子復(fù)合會(huì)影響其光電轉(zhuǎn)換效率,從而影響電池的性能,所以對(duì)界面激子復(fù)合的研究非常重要。本文以密度泛函理論(density functional theory,DFT)和含時(shí)密度泛函理論(time-dependent density functional theory,TDDFT)為理論基礎(chǔ),對(duì)有機(jī)太陽能電池給受體界面:有機(jī)平面小分子/富勒烯界面并五苯(pentacene)/富勒烯(fullerene,C60),染料分子/富勒烯界面酞菁(phthalocyanine,Pc)/富勒烯,酞菁銅(copper phthalocyanine,Cu Pc)/富勒烯以及有機(jī)聚合物/富勒烯界面4-聚噻吩(4-poly thiophene,T4)/富勒烯,6-聚噻吩(6-poly thiophene,T6)/富勒烯進(jìn)行界面激子復(fù)合的理論研究。對(duì)給體分子Pentacene,Pc,Cu Pc,T4,T6和受體分子C60分子進(jìn)行構(gòu)型優(yōu)化,再構(gòu)建并優(yōu)化Pentacene/C60界面、Pc/C60界面、Cu Pc/C60界面、T4/C60界面和T6/C60界面后,進(jìn)行一系列計(jì)算。計(jì)算軌道能級(jí)并分析。300 K溫度下對(duì)五對(duì)界面進(jìn)行玻恩—奧本海默分子動(dòng)力學(xué)模擬,構(gòu)型演化以及軌道能級(jí)演化結(jié)果表明五對(duì)界面都達(dá)到了動(dòng)力學(xué)平衡,說明300 K時(shí)五對(duì)界面構(gòu)型的穩(wěn)定合理性。通過范圍分割的含時(shí)密度泛函理論(range-separated time-dependent density functional theory,range-separated TDDFT),計(jì)算不同時(shí)刻界面構(gòu)型下的激發(fā)態(tài)能量和電荷密度。通過傅里葉變換公式處理所有動(dòng)力學(xué)構(gòu)型下給受體界面的最低激發(fā)態(tài)能量,得到各個(gè)界面的聲子模式,分析了影響五對(duì)界面激子復(fù)合的主要振動(dòng)模式。最后通過非絕熱從頭算分子動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算得出最低激發(fā)態(tài)復(fù)合到基態(tài)的時(shí)間變化關(guān)系,以此說明界面激子復(fù)合。激子復(fù)合速率Cu Pc/C60界面的激子復(fù)合最快,而Pc/C60和T6/C60界面的激子復(fù)合最慢。研究結(jié)果表明,Pentacene/C60界面激子復(fù)合不會(huì)對(duì)太陽能電池的性能產(chǎn)生影響,金屬銅會(huì)大大加速激子的復(fù)合,增加聚合物的聚合度可以減慢激子復(fù)合。
[Abstract]:Organic solar cells give acceptor interface exciton recombination will affect its photoelectric conversion efficiency, thus affecting the performance of the battery, so the study of interface exciton recombination is very important. This paper is based on density functional theory (density functional theory,DFT) and time-dependent density functional theory (time-dependent density functional theory,TDDFT). For organic solar cells, the receptor interface: organic plane small molecule / fullerene interface pentaphenyl (pentacene) / fullerene (fullerene,C60), dye molecule / fullerene interface phthalocyanine (phthalocyanine,Pc) / fullerene, The interfacial exciton recombination of copper phthalocyanine (copper phthalocyanine,Cu Pc) / fullerene and organic polymer / fullerene interfacial 4-polythiophene (4-poly thiophene,T4) / fullerene 6-polythiophene (6-poly thiophene,T6) / fullerene was studied theoretically. The configuration of donor molecule Pentacene,Pc,Cu Pc,T4,T6 and receptor molecule C60 was optimized, and a series of calculations were carried out after the Pentacene/C60 interface was constructed and optimized, the interface of Cu Pc/C60 and the interface of T 4 / C 60 and C 60 were optimized. The calculation of orbital energy levels and the analysis of five pairs of interfaces at .300K are carried out in the Boson-Oppenheimer molecular dynamics simulation. The results of configuration evolution and orbital energy level evolution show that the five pairs of interfaces have achieved dynamic equilibrium. The stability and rationality of the five pairs of interfacial configurations at 300 K are demonstrated. The time-dependent density functional theory (range-separated time-dependent density functional theory,range-separated TDDFT),) is used to calculate the excited state energy and charge density at different time interface configurations. Using Fourier transform formula to deal with the lowest excited state energy of the acceptor interface under all dynamic configurations, the phonon modes of each interface are obtained, and the main vibration modes affecting the recombination of five excitons are analyzed. Finally, the time-varying relationship between the lowest excited state and the ground state is calculated by using the non-adiabatic ab initio molecular dynamics method, which explains the interfacial exciton recombination. The exciton recombination rate at Cu Pc/C60 interface is the fastest, and the exciton recombination at Pc/C60 and T6/C60 interface is the slowest. The results show that the interfacial exciton recombination at Pentacene / C60 interface has no effect on the performance of solar cells. Metal copper can accelerate exciton recombination greatly and increase polymerization degree of polymer can slow down exciton recombination.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM914.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;德國研制成有機(jī)太陽能電池[J];東北電力技術(shù);2001年07期

2 ;德研制成有機(jī)太陽能電池[J];世界科技研究與發(fā)展;2001年02期

3 嚴(yán)肅;有機(jī)太陽能電池即將產(chǎn)業(yè)化[J];中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年04期

4 李炳田,任斌,黃河;有機(jī)太陽能電池研究進(jìn)展[J];中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年S1期

5 李鋒;網(wǎng)印有機(jī)太陽能電池[J];絲網(wǎng)印刷;2005年07期

6 G.Dennler,N.S.Sariciftci;共軛聚合體有機(jī)太陽能電池:從基礎(chǔ)研究到發(fā)展現(xiàn)狀(英文)[J];光散射學(xué)報(bào);2005年03期

7 段曉菲,王金亮,毛景,裴堅(jiān);有機(jī)太陽能電池材料的研究進(jìn)展[J];大學(xué)化學(xué);2005年03期

8 任斌;賴樹明;陳衛(wèi);黃河;;有機(jī)太陽能電池研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2006年09期

9 李甫;徐建梅;張德;;有機(jī)太陽能電池研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J];能源與環(huán)境;2007年04期

10 ;有機(jī)太陽能電池效率提高至6.5%[J];電子元件與材料;2008年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 范斌;田清勇;白華;;可溶性小分子有機(jī)太陽能電池[A];2011中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

2 杝隆建;杝正_7;李宜璇;;可撓式有機(jī)太陽能電池之發(fā)展技術(shù)[A];海峽兩岸第十六屆照明科技與營銷研討會(huì)專題報(bào)告暨論文集[C];2009年

3 劉艷;曾慶華;張憲璽;姜建壯;;卟啉、酞菁類有機(jī)太陽能電池材料的研究進(jìn)展[A];中國化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（下冊(cè)）[C];2006年

4 陳濤;仰志斌;彭慧勝;;基于碳納米管纖維的有機(jī)太陽能電池[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

5 仰志斌;陳濤;何瑞旋;彭慧勝;;基于取向碳納米管膜的柔性有機(jī)太陽能電池[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

6 張堅(jiān);楊棟;周玲玉;陳令成;趙斌;李燦;;化學(xué)改性氧化石墨烯作為有機(jī)太陽能電池空穴傳輸層[A];2012年兩岸三地高分子液晶態(tài)與超分子有序結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)研討會(huì)（暨第十二屆全國高分子液晶態(tài)與超分子有序結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)論文報(bào)告）會(huì)議論文集[C];2012年

7 趙儀;;有機(jī)太陽能電池中的相干電荷和能量轉(zhuǎn)移[A];第十三屆全國化學(xué)動(dòng)力學(xué)會(huì)議報(bào)告摘要集[C];2013年

8 唐衛(wèi)華;海杰峰;朱恩偉;卞臨沂;;有機(jī)太陽能電池用的二維窄帶隙聚合物研究[A];2013年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集——主題G：光電功能高分子[C];2013年

9 易院平;韓廣超;沈星星;;有機(jī)太陽能電池電子過程的理論模擬[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第17分會(huì)：光電功能器件[C];2014年

10 馬廷麗;;柔性及疊層薄膜有機(jī)太陽能電池研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 顧鋼;德支持企業(yè)開發(fā)有機(jī)太陽能電池[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

2 記者 毛黎;美評(píng)估有機(jī)太陽能電池對(duì)環(huán)境的影響[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 本報(bào)駐美國記者 田學(xué)科;突破有機(jī)太陽能電池技術(shù)瓶頸[N];科技日?qǐng)?bào);2012年

4 劉霞;控制電子自旋可提高有機(jī)太陽能電池的效率[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

5 記者 邰舉;疊層型有機(jī)太陽能電池接近商用[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

6 蔡佳;美國研發(fā)可拉伸有機(jī)太陽能電池[N];中國建材報(bào);2011年

7 華凌;小分子有機(jī)太陽能電池增效50%[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

8 本版編輯邋張浩 鄭曉春 鄧國慶 毛黎 何屹 顧鋼 何永晉;2007年世界科技發(fā)展回顧(七)[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

9 記者 馬悍德;青海有機(jī)太陽能電池研發(fā)獲重大進(jìn)展[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

10 記者 賈明;青海有機(jī)太陽能電池研發(fā)取得重大進(jìn)展[N];青海日?qǐng)?bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 許美鳳;高效穩(wěn)定的有機(jī)太陽能電池的界面研究[D];蘇州大學(xué);2015年

2 劉小銳;幾種有機(jī)太陽能電池供體材料的光伏性能[D];西南大學(xué);2015年

3 黨東鋒;含噻吩或噻吩稠環(huán)單元的有機(jī)光伏材料的合成及其性能研究[D];湘潭大學(xué);2015年

4 徐偉龍;有機(jī)太陽能電池微納結(jié)構(gòu)及光物理特性研究[D];山東大學(xué);2016年

5 聶日明;透明陰極界面修飾及其在有機(jī)光電轉(zhuǎn)換器件中的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 陳大正;反轉(zhuǎn)有機(jī)太陽能電池器件優(yōu)化與穩(wěn)定性研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

7 王之哲;新型有機(jī)太陽能電池中銀薄膜電極研究與應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2015年

8 于偉利;電沉積制備聚噻吩有序微結(jié)構(gòu)及有機(jī)太陽能電池[D];吉林大學(xué);2009年

9 喬芬;基于聚合物的有機(jī)太陽能電池的研制與表征[D];大連理工大學(xué);2010年

10 陳向東;有機(jī)太陽能電池中的光物理過程研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 史紹華;有機(jī)太陽能電池中電極修飾的研究[D];大連理工大學(xué);2012年

2 蔡倫;有機(jī)太陽能電池中光電流—溫度特性的研究[D];西南大學(xué);2015年

3 付智勇;有機(jī)太陽能電池D-A型供受體材料的理論研究[D];西南大學(xué);2015年

4 蔡佳林;利用飛秒瞬態(tài)時(shí)間分辨率吸收光譜對(duì)有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化機(jī)理研究[D];河北大學(xué);2015年

5 李盼盼;含傒二酰亞胺(PDIs)單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料的合成、表征及其應(yīng)用[D];上海師范大學(xué);2015年

6 張旋;PIN型有機(jī)太陽能電池光學(xué)特性的數(shù)值模擬[D];西安石油大學(xué);2015年

7 豐艷婷;有機(jī)太陽能電池中光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移的理論研究[D];遼寧大學(xué);2015年

8 萬瑛博;富勒烯二加成衍生物的核磁共振波譜研究[D];蘇州大學(xué);2015年

9 徐曉娟;有機(jī)太陽能電池/有機(jī)—無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池的模擬[D];蘇州大學(xué);2015年

10 李萌;基于聚噻吩及富勒烯衍生物材料有機(jī)太陽能電池光電性能研究[D];河南師范大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：2246331