Donor‐π‐Acceptor N‐Methyl‐4,5‐Diazacarbazole Based Ultra‐High Performance Organic Solar Cells: A Density Functional Theory Study

有机太阳能电池 密度泛函理论 噻吩 分子 接受者 从头算 材料科学 共轭体系 计算化学 化学 聚合物 有机化学 物理 量子力学 复合材料
作者
Hasnain Sajid,Khurshid Ayub,Mazhar Amjad Gilani,Tariq Mahmood
出处
期刊:Energy technology [Wiley]
卷期号:11 (1) 被引量:10
标识
DOI:10.1002/ente.202201164
摘要

Herein, a series of D‐π‐A conjugated molecules based on donor N ‐methyl‐4,5‐diazacarbazole with a variety of acceptor end caps are quantum chemically proposed with aim of rational design of novel organic materials applicable in organic solar cells (OSCs) by using ab initio density functional theory (DFT) calculations. Herein, the optoelectronic performance of tailored molecules was explored by substituting the bay annulated indigo dye acceptor unit with a variety of molecules including 4‐(5‐methyl‐thiophene‐2‐yl)benzothiadiazole; 1 , 2‐(3‐methyl‐5‐methylene‐4‐oxothiazolidin‐2‐ylidene)‐malononitrile; 2 , 3‐methyl‐5‐methylene‐2‐thioxothiazolodin‐4‐one; 3 , 2‐methylenemalononitrile; 4 , 2‐cynaoacryli‐caidmethylester; 5 , those are linked through the thiophene bridge. The DFT results encompassed the significant variations of electronic behavior of newly designed molecules (M1‐M5) with respect to the reference molecule, especially in the case of 1 , 2, and 3 substitution. The designed molecules exhibit excellent electron transition due to the increasing λ max toward the higher region. The outcomes of this study proposed the designed molecules as a possible choice in designing efficient optoelectronic materials for OSCs. From the future point of view, this finding suggests that the pre‐synthesis of such hypothetical molecules using quantum mechanics is an effective strategy for designing ideal candidates for solar cell applications.

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