Photovoltaic properties and enhancement in near-infrared light absorption capabilities of acceptor materials for organic solar cell applications: A quantum chemical perspective via DFT

光伏系统 光电子学 能量转换效率 材料科学 有机太阳能电池 太阳能电池 密度泛函理论 带隙 接受者 混合太阳能电池 纳米技术 聚合物太阳能电池 化学 物理 计算化学 凝聚态物理 生态学 生物
作者
Muhammad Ramzan Saeed Ashraf Janjua
出处
期刊:Journal of Physics and Chemistry of Solids [Elsevier BV]
卷期号:171: 110996-110996 被引量:76
标识
DOI:10.1016/j.jpcs.2022.110996
摘要

More than 22% power conversion efficiency (PCE) of organic solar cells (OSCs) has been reported with efficient narrow bandgap acceptor materials as the active layers. And end-capped modifications of such acceptor materials are an efficient approach for designing highly stable and efficient materials for organic solar cell applications. In this study, four new molecules ( TOS1 to TOS4 ) are designed for the active layer of organic solar cells. Density functional theory and time-dependent functional theory have been employed for the computation of various geometric, photovoltaic, optoelectronic properties of newly designed molecules. Different analyses like frontier molecular orbitals, transition density matrix, open-circuit voltage, absorption maxima, excitation and binding energies have been performed and examined with great care. Further, reorganization energy of hole and electron of novel designed molecules has been calculated and results suggested that designed systems are effective contributors for future development of organic solar cells. Overall, the outcomes of this study urge the experimentalists for the future development of highly stable and near-infrared absorbing organic solar cells. • More than 22% power conversion efficiency (PCE) has been achieved. • New molecules have been designed by end-capped modifications. • Efficient end-capped modifications in acceptor materials cause reduction in band gap. • Results of all the analyses suggested that the designed systems are efficient for organic solar cells.
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