聚噻吩及其衍生物的第一性原理研究.pdf

1、有機太陽能電池是當前研究的熱點，其普遍采用的是本體異質(zhì)結結構。結構中的給受體材料分別為較常見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。通過引入取代基的方法，對聚合物進行化學修飾，從而改善它的導電性。在此，選擇聚噻吩作為母體材料，通過引入甲基，苯并噻唑取代基來提高它的電導性。
　　(1)通過VASP計算軟件，計算聚噻吩的能帶結構，態(tài)密度分布，光學介電常數(shù)等，得到它的帶隙是介于半導體

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

3、其優(yōu)越性，但是改變的不是很多。電導率不僅在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。
　　(3)第二種取代基是苯并噻唑。它具有大的共軛性結構，且有與母體材料相似的原子組成。通過計算軟件包VASP，得出它的一些結構特征。與上述兩種聚合物相比，能隙進一步減小，電子態(tài)密度雜化態(tài)增多，吸收，反射強度在數(shù)值上相對應的增加和減小，紅外電導率的峰值對應的波長也在趨于可見光區(qū)范圍，作為電池材料，比之前的兩種聚合物