三苯胺供体末端基团对D-A-π-A染料敏化剂光物理特性的调控机制与光伏性能优化研究

本研究通过DFT/TD-DFT方法系统分析了三苯胺供体末端基团修饰对D-A-π-A型染料敏化剂性能的调控机制。发现TPA-3染料具有最窄能隙（1.83 eV）和红移吸收峰（524.47 nm），其激发态特性与光伏参数显著优于其他衍生物，为DSSCs敏化剂设计提供了重要理论依据。

　　

通过密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TD-DFT）的计算方法，科研团队对以三苯胺为核心电子给体（Donor）的D-A-π-A型染料敏化剂体系进行了理论探索。研究重点考察了在给体片段中引入不同末端基团的影响：乙酰基（TPA-1）、带乙酰基的苯环（TPA-2）、三苯胺（TPA-3）以及带乙酰基的三苯胺（TPA-4）。结果表明，从TPA-1到TPA-3染料的给体扩展使得能隙逐渐缩小（2.31 eV < 2.16 eV < 1.83 eV），并导致紫外-可见吸收最大值发生红移（491.71 nm < 510.54 nm < 524.47 nm）。这种现象主要源于乙酰基的引入破坏了原有给体共轭结构，降低了体系的π电子离域程度。研究强调盲目扩大给体结构并非提升染料敏化太阳能电池（DSSCs）性能的有效策略。值得注意的是，TPA-3在激发态特性、光伏参数及全局化学反应描述指标方面展现出显著优势，使其成为本研究中最具应用前景的敏化剂候选分子。