关于卤素原子对有机太阳能电池中供体-受体复合物影响的深入研究：基于密度泛函理论对喹诺酮类供体家族的分析

《ChemPhysChem》：Insights into Halogen Atom Effects on Donor–Acceptor Complexes in Organic Solar Cells: A Density Functional Theory Study on Quinoxylated Donors Family

本研究系统探讨喹诺酮类供体材料（如PBQX）与高效受体分子（Y6/BTP-4Br）的复合机制，通过DFT计算揭示卤素取代位置（5/6位F、Cl、Br）对电荷传输及电子结构的影响，发现PBQ6-F因优化分子堆积与激子分离效率而性能更佳，Marcus理论进一步验证其动力学优势，为有机太阳能电池材料设计提供理论支撑。

　　

图形摘要

本研究对基于喹诺嗪的供体材料与有机太阳能电池中高效受体复合物进行了全面研究。密度泛函理论揭示了PBQX（X = 5-F, 6-F, 5-Cl, 5-Br, 6-Cl, 6-Br）与Y6/BTP-4Br之间的相互作用，表明卤素原子对电荷传输有影响。PBQ6-F的性能优于PBQ5-F，这一结论通过电荷转移分析和Marcus理论得到了验证。

摘要

本研究探讨了基于喹诺嗪的供体材料与高效电子受体分子在有机太阳能电池中的分子结构和性质。通过密度泛函理论计算，系统分析了PBQX（X = 5-F, 6-F, 5-Cl, 5-Br, 6-Cl, 6-Br）电子供体与两种已知电子受体（Y6和BTP-4Br）之间的相互作用。研究了供体化合物中卤素原子的变化对其电子结构的影响。喹诺嗪化供体中的卤素原子（F、Cl、Br）对电荷传输具有关键的弱相互作用作用。由于偶极矩和分子间电场在分子堆积和激子分离中起着重要作用，因此也对这些因素进行了研究，预测PBQ6-F的性能优于PBQ5-F。总的来说，过渡密度矩阵、空穴-电子分析以及复合物中的电荷转移态都证实了PBQ6-F的优越性。最后，所有这些发现都体现在通过Marcus理论对不同供体-受体组合进行的动力学研究中，这可能对未来的实验研究具有指导意义。正如本系统研究所示，卤素原子的变化有助于提出有机太阳能电池中可能的供体-受体组合。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。