End-capped group manipulation of non-fullerene acceptors for efficient organic photovoltaic solar cells: a DFT study

文献情報

出版日 2020-09-25
DOI 10.1039/D0CP03814H
インパクトファクター 3.676
著者

Shahnaz Ahmed, Dhruba Jyoti Kalita


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要旨

A series of acceptors, S1–S5, has been designed based on the acceptor–π–donor–π–acceptor (A–π–D–π–A) architecture by incorporating a phenothiazine unit as the central donor unit. Density functional theory (DFT) and time-dependent density functional theory (TD-DFT) methods have been employed to study the effect of various end-capped groups on the geometric, electronic, optical and charge transport properties of the designed acceptor molecules. The results reveal that on increasing the electron-withdrawing nature of the end-capped groups, the performance of the acceptor molecules increases. It is also observed that on increasing the flexibility of the end-capped groups, the planarity of the molecules gets destroyed and, as a result, the performance of the acceptor molecules decreases. The investigated molecules exhibit high electron affinity (EA) and low reorganization energy for electrons (λ−), indicating the electron acceptor nature of the designed molecules. The absorption properties of the molecules manifest that compounds S2–S4 possess high values of the maximum wavelength (λmax) of absorption. We have also studied the properties of a D/A active layer by considering PffBT4T-2OD as the electron donor and arranging PffBT4T-2OD/S1–S5 molecules in a face to face manner. Properties of the D/A blend indicate that molecules S2–S4 have capacity to promote charge carrier separation at the D/A active layer. Our results provide guidelines for further designing of acceptors to enhance the performance of organic solar cells (OSCs).

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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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