聚噻吩及其衍生物的第一性原理研究.pdf

1、有機(jī)太陽(yáng)能電池是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，其普遍采用的是本體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中的給受體材料分別為較常見(jiàn)的聚噻吩及其衍生物(P3HT)和富勒烯及其衍生物(PCBM)。本文主要研究給體材料的光電性能。通過(guò)引入取代基的方法，對(duì)聚合物進(jìn)行化學(xué)修飾，從而改善它的導(dǎo)電性。在此，選擇聚噻吩作為母體材料，通過(guò)引入甲基，苯并噻唑取代基來(lái)提高它的電導(dǎo)性。
　　(1)通過(guò)VASP計(jì)算軟件，計(jì)算聚噻吩的能帶結(jié)構(gòu)，態(tài)密度分布，光學(xué)介電常數(shù)等，得到它的帶隙是介于半導(dǎo)體

2、和絕緣體之間，且能帶結(jié)構(gòu)在布里淵區(qū)邊緣處是兩兩聯(lián)接的，與其它聚合物相比，具有導(dǎo)電優(yōu)越性，可以作為有機(jī)電池的材料被利用。但是，由于自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，導(dǎo)電性不是很好，所以希望借助化學(xué)摻雜的方法來(lái)減小聚合物的帶隙，提高它的導(dǎo)電性。
　　(2)可以摻雜的取代基有很多，首先選擇常見(jiàn)的烷基-甲基取代。但是隨著取代基鏈長(zhǎng)的增加，導(dǎo)電性改變不大，所以選擇較小的甲基取代。通過(guò)計(jì)算，得出平面結(jié)構(gòu)的甲基噻吩的帶隙是最小的，且略小于聚噻吩的，光學(xué)性質(zhì)上也有

3、其優(yōu)越性，但是改變的不是很多。電導(dǎo)率不僅在X軸方向有峰值，在Y軸方向上也有較大的占有值，比聚噻吩單純的X軸方向有優(yōu)勢(shì)。
　　(3)第二種取代基是苯并噻唑。它具有大的共軛性結(jié)構(gòu)，且有與母體材料相似的原子組成。通過(guò)計(jì)算軟件包VASP，得出它的一些結(jié)構(gòu)特征。與上述兩種聚合物相比，能隙進(jìn)一步減小，電子態(tài)密度雜化態(tài)增多，吸收，反射強(qiáng)度在數(shù)值上相對(duì)應(yīng)的增加和減小，紅外電導(dǎo)率的峰值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)也在趨于可見(jiàn)光區(qū)范圍，作為電池材料，比之前的兩種聚合物