Donor-Bridge-Acceptor的分子内电荷转移对有机光伏电池中激子的分离机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61404067
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    张鹏
  • 依托单位：
    兰州交通大学
  • 学科分类：
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Organic photovoltaic (OPV) cells become the important object on research and development of the next generation solar cells due to their simple production process, low cost, flexibility, as well as large-scale production. In order to further improve the power conversion efficiency, making great efforts are needed to understanding the dissipation of charge transfer (CT) exciton which determine the OPV properties. In this project, series samll molecules as donor material with the structure of donor-bridge-acceptor will be designed and synthesized. These molecules are used to study the mechanism of exciton dissociation in OPV cells. Firstly, the effects on intramolecule charge transfer state (ICT) of these molecules by different bridge group will be investigated, and the relationship between ICT and bridge group will be established. Secondly, charge transfer (CT) exciton dissociation will be investigated in donor/acceptor (Fullerene derivatives) system, and then the effects on CT exciton dissociation by the bridge group are discussed. Thirdly, the relationship between ICT exciton and CT exciton dissociation will be studied with the bridge group as a link. Finally, a valuable design principle for donor materials based on the structure of donor-bridge-acceptor will be constructed, which will provide new idea and direction for the development of donor materials and OPV cells.
有机光伏电池(OPV)具有易于实现大面积、柔性、低成本等优点，成为新型太阳能电池研究中的重点之一。为了进一步提高OPV的效率，有必要对决定OPV性能的激子分离机制进行深入系统的研究。本项目将针对此问题，拟通过设计、合成一系列具有donor-bridge-acceptor(d-b-a)结构的小分子给体材料，以这些分子的激发态特征为出发点研究OPV中激子的分离机制。首先研究不同类型的 “桥”(bridge)基团对分子内电荷转移 (ICT) 的影响，建立“桥”基团与ICT态的关系。其次研究给体/受体(富勒烯衍生物)体系的分子间电荷转移(CT)激子分离情况，分析“桥”基团的类型对CT激子分离的影响，然后以“桥”基团为纽带了解ICT激子类型与CT激子分离性能的相关性。最后，结合实验与理论分析的结果指出以d-b-a为模块构建的给体分子与光伏器件性能之间的构效关系，为给体材料分子的设计提供有益指导。

结项摘要

本项目对OPV给体材料分子以桥为特征的构效关系进行研究。设计并合成基于donor-bridge-acceptor(d-b-a)模型的分子。研究桥(b)基团对材料分子激子分离的影响；通过结合实验测试与理论分析结果，以桥(b)基团为纽带，探讨分子内电荷转移态(ICT)特征对给受体间电荷转移的影响。在本项目的研究内容主要围绕以下四类桥基团的d-b-a分子展开研究工作。(1) 桥基团长度；研究表明，桥基团为两个噻吩单元时(2T)，其ICT态具有较大的电荷转移距离，使分子内电子-空穴对的库伦作用降低，有利于分子内电子-空穴对的分离，从而促进光电流产生。(2) “混合型”(调节桥单元顺序)共轭桥；噻并噻吩(TT)单元联接于a基团的结构，为给体分子TTRD。相对于噻吩(T)单元联接于a基团的分子TRD，其具有较小的ICT激子束缚能，光诱导下，TTRD/受体(A)系统易于电子转移。(3) 不同电负性的桥单元；相对于无桥单元或乙炔基为桥单元的分子，以噻吩为桥单元的TDR分子ICT态电子-空穴对束缚较弱，有利于分子内电子-空穴对的分离，则在TDR/A体系中，TDR分子中的电子易转移的受体材料分子上。(4) “X型”桥基团；联蒽为桥基团的TBAR分子中，d基团与a基团之间去耦合，HOMO/LUMO轨函分布完全分离。其全面的理论计算分析和光伏器件研究正在进行。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Wide bandgap conjugated polymers based on bithiophene and benzotriazole for bulk heterojunction solar cells: Thiophene versus thieno[3,2-b]thiophene as p-conjugated spacers
用于本体异质结太阳能电池的基于联噻吩和苯并三唑的宽带隙共轭聚合物：噻吩与噻吩并[3,2-b]噻吩作为p-共轭间隔物
  • DOI：
    10.1080/10601325.2017.1309250
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Journal of Macromolecular Science, Part A,
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zejuan Huo;Peng Zhang;Jianfeng Li;Junfeng Tong;Chunyan Yang;Wei Dou;Yangjun Xia
  • 通讯作者：
    Yangjun Xia
Dithieno[2,3-d:2',3'-d']naphtho[2,1-b:3,4-b']dithiophene based medium bandgap conjugated polymers for photovoltaic applications
  • DOI：
    10.1002/app.43288
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Journal of Applied Polymer Science
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Chunyan Yang;Huijuan Li;Junfeng Tong;Jianfeng Li;Peng Zhang;Yangjun Xia
  • 通讯作者：
    Yangjun Xia
Naphtho[1,2-c: 5,6-c']bis[1,2,5] thiadiazole-based conjugated polymers consisting of oligothiophenes for efficient polymer solar cells
  • DOI：
    10.1016/j.polymer.2017.06.023
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Polymer
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Tong Junfeng;Li Jianfeng;Zhang Peng;Ma Xuying;Wang Min;An Lili;Sun Jingbiao;Guo Pengzhi;Yang Chunyan;Xia Yangjun
  • 通讯作者：
    Xia Yangjun
Medium Band Gap Conjugated Polymers from Thienoacene Derivatives and Pentacyclic Aromatic Lactam as Promising Alternatives of Poly(3- hexylthiophene) in Photovoltaic Application
噻吩并苯衍生物和五环芳香内酰胺的中带隙共轭聚合物作为聚（3-己基噻吩）在光伏应用中的有前景的替代品
  • DOI：
    10.1002/pola.28874
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    JOURNAL OF POLYMER SCIENCE, PART A: POLYMER CHEMISTRY
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Gao Peili;Tong JUnfeng;Guo Pengzhi;Li Jianfeng;Wang Ningning;Li Cheng;Ma Xuying;Zhang Peng;Wang Chenglong;Xia Yangjun
  • 通讯作者：
    Xia Yangjun

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其他文献

Al-4%Ag合金中Ag原子偏析的低温正电子湮没参数研究
  • DOI：
    10.11804/nuclphysrev.37.2020002
  • 发表时间：
    2021-03
  • 期刊：
    原子核物理评论
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    聂聪;刘晓双;张鹏;刘贵仲;曹兴忠;王宝义;于润升
  • 通讯作者：
    于润升
基于OpenFOAM的周期性管内流动边界处理方法研究
  • DOI：
    10.13255/j.cnki.jusst.2017.03.003
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    上海理工大学学报
  • 影响因子：
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  • 作者：
    张鹏;凡凤仙
  • 通讯作者：
    凡凤仙
猕猴桃品种果实性状特征和主成分分析研究
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    10.13430/j.cnki.jpgr.2016.01.014
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    植物遗传资源学报
  • 影响因子：
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  • 作者：
    钟彩虹;李大卫;韩飞;刘小莉;张鹏;黄宏文
  • 通讯作者：
    黄宏文
草原化荒漠区中间锦鸡儿灌丛土壤线虫群落
  • DOI：
    10.11829/j.issn.1001-0629.2020-0421
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    草业科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    宋承承;梅续芳;张鹏;王业林;王德凯;解李娜;马成仓
  • 通讯作者：
    马成仓
三属麦1号抗条锈病基因的SSR分子标记
  • DOI：
    10.13207/j.cnki.jnwafu.2017.08.011
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    西北农林科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄石;刘易科;张鹏;黄文娣;李光军;武慧雯;裴春萍;马东方;方正武
  • 通讯作者：
    方正武

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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