硫族元素诱导的四氢喹啉染料光电性质调控：染料敏化太阳能电池的计算洞察

《Oxford Open Materials Science》：Chalcogen-Induced Modulation of Optoelectronic Properties in Tetrahydroquinoline Dyes: Computational Insights for Dye-Sensitized Solar Cells

　　

摘要

类金属取代为调节有机敏化剂的光电性能提供了一种强有力的策略。本文利用密度泛函理论（DFT，B3LYP/6-31G(d,p)）和含时密度泛函理论（TD-DFT，CAM-B3LYP/6-31G(d,p)）框架，系统研究了十二种基于四氢喹啉（THQ）的染料，这些染料属于三个母体系列（THQ1、THQ2和THQ3），并分别引入O、S、Se和Te。吸收最大值从459 nm（O）红移至540 nm（Te），同时具有高振子强度和接近100%的光收集效率。发射波长范围为564至767 nm，激发态寿命最高可达3.06 ns。能级排列表明电子注入和染料再生均较为有利。硒和碲衍生物在光谱拓宽和电荷转移能量学之间取得了最佳平衡，为下一代染料敏化太阳能电池（DSSC）敏化剂奠定了设计原则。沿类金属系列的系统比较为具有可调光电性能的下一代敏化剂提供了分子层面的深入见解和设计原则。

类金属取代，光电性能，主成分分析（PCA），四氢喹啉