艾达恩氯化物作为太阳能电池给体的 FT-IR、拉曼及光伏性质的实验与密度泛函理论研究

《ChemistrySelect》：Experimental and DFT Investigation of FT-IR, Raman, and Photovoltaic Properties of Idaein Chloride as a Solar Cell Donor

　　

摘要

具有高效电荷转移特性的天然供体材料在有机光伏应用中备受关注。本研究调查了 Idaein 氯化物（IC，即矢车菊素-3-半乳糖苷氯化物）的结构、振动、电子和光伏性质，以评估其作为有机太阳能电池供体材料的潜力。使用 B3LYP、mPW1PW91 和 CAM-B3LYP 泛函及 6–311++G(d,p) 基组进行了密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TD-DFT）计算，同时使用 6–31G(d,p) 基组进行了态密度（DOS）分析。通过计算与实验 FT-IR 和拉曼光谱之间的良好一致性验证了优化后的分子结构。利用前沿分子轨道、分子静电势（MEP）、跃迁密度矩阵（TDM）和 DOS 分析全面考察了电子性质。计算得到的最高占据分子轨道–最低未占据分子轨道（HOMO–LUMO）能隙范围为 2.905 至 5.145 eV，而最大开路电压（V_oc）和光捕获效率（LHE）分别达到 3.66 V 和 0.790。计算所得重组能进一步表明其具有优良的电荷传输特性。总体而言，理论和实验结果相结合表明，IC 具有 promising 的结构、光电子和光伏性质，显示出其作为天然供体材料应用于有机太阳能电池的潜力。

图形摘要

结合实验和密度泛函理论（DFT）/含时密度泛函理论（TD-DFT）的调查研究揭示了 idaein 氯化物的结构、振动、电子和光伏特性。该分子表现出优良的光捕获能力、高效的电荷转移性质以及与 PC₆₁BM 适宜的能量水平对齐，凸显了其作为有机太阳能电池天然供体材料的潜力。

利益冲突

作者声明无利益冲突。

数据可用性声明

研究数据不予共享。