物理化学学报 >> 2010, Vol. 26 >> Issue (05): 1408-1416.doi: 10.3866/PKU.WHXB20100518
詹卫伸, 潘石, 李源作, 陈茂笃
ZHAN Wei-Shen, PAN Shi, LI Yuan-Zuo, CHEN Mao-Du
摘要:
使用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)以及自然键轨道(NBO)分析, 设计比有机染料D5更优秀的用于染料敏化太阳能电池(DSSC)的D5同类物分子. 在D5骨架的给电子基团上对称地引入给电子基(—OH,—NH2, —OCH3), 既可以使分子的最低未占据分子轨道(LUMO)能级提高, 又可以使吸收光谱红移, 从而既提高染料分子捕获太阳辐射光子的能力, 又提高由染料分子的激发态向TiO2电极注入电子的驱动力. 在D5分子的骨架上, 对称地引入受电子基(—CF3, —F, —CN), 可以使染料分子的吸收光谱强烈地红移, 从而更有效地利用太阳能. 由LUMO能级的提高和吸收光谱的红移来考虑, 所设计的D516, D536, D537分子是比D5优秀的同类物分子, 其中D516是最好的. 单从吸收光谱红移来考虑, 所设计的D565, D567, D568分子是比D5优秀的同类物分子, 其中D565 的吸收光谱有望与太阳辐射光谱更好地匹配. 挑选出来的这6种D5同类物分子都是D-π-A(电子给体-共轭π桥-电子受体)结构. 这几种分子的光激发引起的最高占据分子轨道(HOMOs)到LUMOs的跃迁是π-π*跃迁, 是分子内电荷转移, 吸收光谱是电子吸收光谱, 位于近紫外-可见光区. D516和D565有望成为比D5更优秀的用于DSSC的非金属有机染料分子.
MSC2000:
O641