【摘 要】
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近年来，通过引入功能性官能团调节富勒烯分子的能级结构及电荷转移效率，提高材料的光电性能是改良材料、探索新型太阳能电池材料的重要手段之一。然而，对于富勒烯材料的结构以及
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近年来，通过引入功能性官能团调节富勒烯分子的能级结构及电荷转移效率，提高材料的光电性能是改良材料、探索新型太阳能电池材料的重要手段之一。然而，对于富勒烯材料的结构以及光谱性能、光电转换机理的关系还不太明确，相关方向的理论研究较少。本论文运用密度泛函理论和含时密度泛函理论方法的不同泛函和基组分别计算了PCBM体系的第一激发能，并结合实验值选择了合适的泛函和基组对该类体系的光谱性质进行了讨论。在此基础之上，设计了系列不同桥及取代基的富勒烯分子，着重研究了其分子结构与光电性能、结构与载流子传输特性及电子结构等之间的关系，为设计合成新型高效聚合物太阳能电池受体材料提供了重要的理论依据。研究结果表明：1) TD-O3LYP/6-31G*能够很好的重复PCBM及其衍生物的电子吸收光谱，适合用来研究PCBM系列体系的低激发态电子跃迁性质；实验上测得的最大光电转换效率，波长为430nm处产生的吸收主要是由苯环到碳笼的电荷转移(LCT)产生的吸收，是明显的电荷转移带。2) PCBM衍生物的吸收光谱的特征受到桥原子的诱导效应的影响较小，主要取决于富勒烯笼内的π共轭结构的影响。硼桥PC70BM化合物BP7作为受体材料可以从开路电压以及电子传输速率等方面提高太阳能电池的光电转换效率。
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