A convenient strategy to develop sp hybridized fused Y123 monomers for photovoltaic and optical ON-OFF switches with economic energy offsets

光伏系统 光激发 材料科学 光电子学 电离能 激子 偶极子 有机太阳能电池 兴奋剂 化学 电离 原子物理学 激发态 电气工程 物理 有机化学 离子 量子力学 工程类
作者
Abrar U. Hassan,Yuchuan Li
出处
期刊:Journal of Physics and Chemistry of Solids [Elsevier]
卷期号:185: 111802-111802 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.jpcs.2023.111802
摘要

This paper presents a design strategy, their efficient visible light converting optimizations offsets and dye anchorage utility as N-doped fused ring electron acceptors of organic dye Y123 in photovoltaic and optical devices. Five novel dyes (Y1–Y5) are investigated, identifying major electronic contributions. Results shows favourable energy levels and oscillator strengths (f) for efficient charge transfer upon photoexcitation. The dye Y1 had an ionization potential (IP) of 3.00eV, electron affinity (EA) of 1.01eV, and dipole moment of 2.01D. The dye Y3 exhibited a high global hardness (η) of 0.85 and low softness (σ) of 0.12eV, indicating stability and strong electron-accepting ability. Evaluation of photovoltaic performance revealed impressive characteristics, such as Y2 with a light harvesting efficiency (LHE) of 98 %, open-circuit voltage of 1.74eV, fill factor of 0.9235, and short-circuit current (Jsc) density of 50.92 mA/cm2, resulting in a maximum power output (Pmax) of 81.82W. This study also included a detailed analysis of transition density matrix (TDM) and electron-hole overlap, providing insights into exciton dissociation and charge separation mechanisms in Y123 dyes. These analyses enhance the design of efficient N-doped fused ring electron acceptors for organic photovoltaic and optical devices. The study demonstrates the potential of N-doped fused ring electron acceptors as promising materials for efficient energy conversion in next-generation organic photovoltaic and optical devices.

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