富勒烯衍生物苯基C71-丁酸甲酯的结构和电学性质第一性原理研究

摘要

使用B3LYP/6-31G(d)方法对有机太阳电池中作为电子受体材料的富勒烯衍生物苯基C71-丁酸甲酯([70]PCBM)的同分异构体进行了计算.PCBM与C70通过六元环和六元环共用的CC双键加成得到的产物是热力学控制产物;通过五元环和六元环共用的C-C键加成得到的产物则是动力学控制产物.[70]PCBM与C70的第一绝热电子亲和势很接近.PCBM对前线轨道贡献很小,[70]PCBM的最高占据分子轨道和最低未占据分子轨道(LUMO)的电子云主要分布在C70笼上.PCBM提升了C70的LUMO能级水平,有利于提高太阳电池的光电转换效率.自然布居分析表明,PCBM与C70之间没有发生显著的电荷转移.所有的性质研究表明,PCBM基团并不涉及电池光电转换过程,但在调整C70能级水平提高光电转换效率中发挥了重要作用.