Density‐functional theory (DFT) and time‐dependent DFT study of the chemical and physical origins of key photoproperties of end‐group derivatives of a nonfullerene acceptor molecule for bulk heterojunction organic solar cells

轨道能级差 有机太阳能电池 密度泛函理论 接受者 分子轨道 带隙 化学 计算化学 聚合物太阳能电池 分子 化学物理 材料科学 太阳能电池 物理 有机化学 凝聚态物理 光电子学 聚合物
作者
Walid Taouali,K. Alimi,Asma Sindhoo Nangraj,Mark E. Casida
出处
期刊:Journal of Computational Chemistry [Wiley]
卷期号:44 (27): 2130-2148 被引量:13
标识
DOI:10.1002/jcc.27186
摘要

As emphasized in a recent review article (Chem. Rev. 2022, 122, 14180), organic solar cell (OSC) photoconversion efficiency has been rapidly evolving with results increasingly comparable to those of traditional inorganic solar cells. Historically, OSC performance improvement focused first on the morphology of P3HT: PC61 BM solar cells then went through different stages to shift lately interest towards nonfullerene acceptors (NFAs) as a replacement of PC61 BM acceptor (ACC) molecule. Here, we use density-functional theory (DFT) and time-dependent DFT to investigate four novel NFAs of A-D-A (acceptor-donor-acceptor) form derived from the recently synthesized IDIC-4Cl (Dyes Pigm. 2019, 166, 196). Our level of theory is carefully evaluated for IDIC-4Cl and then applied to the four novel NFAs in order to understand how chemical modifications lead to physical changes in cyclic voltammetry (CV) frontier molecular orbital energies and absorption spectra in solution. Finally we design and apply a new type of Scharber plot for NFAs based upon some simple but we think reasonable assumptions. Unlike the original Scharber plots where a larger DON band gap favors a larger PCE, our modified Scharber plot reflects the fact that a smaller ACC band gap may favor PCE by filling in gaps in the DON acceptor spectrum. We predict that only the candidate molecule with the least good acceptor A, with the highest frontier molecular orbital energies, and one of the larger CV lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) - highest unoccupied molecular orbital (HOMO) gaps, will yield a PM6:ACC PCE exceeding that of the parent IDIC-4Cl ACC. This candidate also shows the largest oscillator strength for the primary 1 (HOMO, LUMO) charge- transfer transition and the largest degree of delocalization of charge transfer of any of the ACC molecules investigated here.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
3秒前
Lu完成签到 ,获得积分10
4秒前
小鹿发布了新的文献求助10
10秒前
14秒前
Huibo完成签到,获得积分10
16秒前
24秒前
yorkin完成签到 ,获得积分10
25秒前
AllRightReserved完成签到 ,获得积分10
28秒前
siyuan完成签到,获得积分10
29秒前
Justtry完成签到,获得积分10
29秒前
顾城浪子完成签到,获得积分10
29秒前
RaynorHank发布了新的文献求助10
30秒前
布曲完成签到 ,获得积分10
33秒前
细心笑卉完成签到 ,获得积分10
33秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
34秒前
红茸茸羊完成签到 ,获得积分10
36秒前
故意的书本完成签到 ,获得积分10
36秒前
RaynorHank完成签到,获得积分10
39秒前
Yynnn完成签到 ,获得积分10
39秒前
chun完成签到 ,获得积分10
42秒前
知犯何逆完成签到 ,获得积分10
44秒前
小鹿完成签到,获得积分20
47秒前
一一完成签到 ,获得积分10
48秒前
51秒前
小伊001完成签到,获得积分10
53秒前
54秒前
felicity完成签到 ,获得积分10
54秒前
你才是小哭包完成签到 ,获得积分10
55秒前
骄傲慕尼黑完成签到,获得积分10
59秒前
个性惜蕊完成签到,获得积分10
1分钟前
风信子完成签到,获得积分10
1分钟前
小白完成签到,获得积分10
1分钟前
qq完成签到 ,获得积分10
1分钟前
困困困完成签到 ,获得积分10
1分钟前
简单发布了新的文献求助20
1分钟前
大林完成签到,获得积分10
1分钟前
Jeffrey完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
cdercder应助能干寻桃采纳,获得10
1分钟前
高分求助中
传播真理奋斗不息——中共中央编译局成立50周年纪念文集(1953—2003) 700
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 600
武汉作战 石川达三 500
Chinesen in Europa – Europäer in China: Journalisten, Spione, Studenten 500
Arthur Ewert: A Life for the Comintern 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi // Kurt Werner Radtke 500
Two Years in Peking 1965-1966: Book 1: Living and Teaching in Mao's China // Reginald Hunt 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3811747
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3356021
关于积分的说明 10379150
捐赠科研通 3072972
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1688146
邀请新用户注册赠送积分活动 811860
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 766893