The ratio and topology effects of benzodithiophene donor–benzooxadiazole acceptor fragments on the optoelectronic properties of donor molecules toward solar cell materials

文献情報

出版日 2015-02-19
DOI 10.1039/C4CP05814C
インパクトファクター 3.676
著者

Shamsa Bibi, Jingping Zhang


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要旨

A series of conjugated donor molecules (DmAnSq where m = 1–4, n = 1–7 while D = benzodithiophene, A = benzooxadiazole and S denotes ethyne spacers between D and A or D and D fragments) with various ratios of D/A fragments and topologies have been designed and investigated for OPV applications. An increase in the ratio of the acceptor fragment with respect to the donor fragment decreases the LUMO energy level and narrows the Eg for the designed molecule. More vertically (C4 and C8 substituted phenyl ring positions) bonded acceptor fragments than linearly (C2 and C6 substituted thiophene ring positions) bonded fragments result in a significant red shift in the maximum absorption wavelength. While, linearly bonded fragments lead to stronger absorption bands. Molecules with D–A–D topology exhibit more significant optical and electronic characteristics than those with D–D topology. All donor molecules (m = 2–4) of the D–A–D type show lower λh values than those of 1 donor containing (DAn) molecules. D–D type molecules show only lower λe values than DAn molecules because of the presence of a second donor fragment. The charge transfer phenomenon is shape dependent. The branched or anisotropic X, H, π, n, and square shaped molecules display higher charge transfer rates than the corresponding linear isomers due to better dimensionality. On the basis of these results, we suggest that designed donor and corresponding matched acceptor molecules have potential to act as promising candidates in solar cell devices.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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