利用密度泛函理论（DFT）方法研究四甲基硅咯二硫吩基衍生物的光物理性质：受体基团的影响

《Polycyclic Aromatic Compounds》：Exploring Photo-Physical Properties of Tetramethyl Silolo Dithiophene-Based Derivatives by DFT Approach: Influence of Acceptor Moieties

　　

Saadia Haq | Amaha Ahsan | Rifat Jawaria | Ghulam Mustafa Kamal | Khurram Shahzad Munawar | Nadeem Raza | Mohamed Rahmtalla Elamin

巴基斯坦Khwaja Fareed工程与信息技术大学化学研究所

摘要

为满足日益增长的光伏材料需求，通过结构修饰参考化合物（TMSR）并引入末端受体，设计了一系列具有A-π-D-π-A结构的小型非富勒烯发色团（TMS1-TMS7）。采用M06/6–311G（d,p）水平下的密度泛函理论（DFT）和时依赖DFT（TD-DFT）对这类衍生物的光电特性进行了分析。通过研究前线分子轨道（FMOs）、态密度（DOS）、吸收最大值（λ_max）、跃迁密度矩阵（TDMs）、开路电压（V_oc）以及电子-空穴行为，探讨了其光伏性能。结果表明，这些化合物的能隙减小范围为ΔE = 2.631至1.813 eV，吸收波长范围扩展至584.03至832.16 nm（溶剂为氯仿）。同时，利用HOMO和LUMO能量计算了全局反应性参数（GRPs）。当与聚合物供体PCBM结合使用时，所有定制化合物均表现出与参考化合物相当的光伏性能。值得注意的是，在所有发色团中，TMS7具有最低的能隙（1.813 eV）、最高的吸收波长（832.165 nm）以及优异的效率，显示出良好的光伏应用潜力。本研究表明，这些设计化合物有望成为优秀的有机光伏（OPV）材料。