1 |
Photophysics of the polymer acceptor PF5-Y5 in organic photovoltaics : A first principles theory based study / Fotofysik hos polymeracceptorn PF5-Y5 i organiska solceller : En teoribaserad studieAlmén, Anton January 2022 (has links)
Non-fullerene Acceptors (NFAs) have gathered a great deal of interest for use inorganic photovoltaics (OPVs) due to recent breakthroughs in their power conversion efficiency and other advantages they offer over their Fullerene-based counterparts. In this work, a new promising non-fullerene polymer acceptor, PF5-Y5, have been studied using density functional theory and time-dependent density functional theory; and the effects that oligomer length, geometry relaxation and exchange-correlation interaction has on the exciton binding energies (the difference between optical and fundamental energy gaps) have been investigated. Both the fundamental and optical gaps are significantly affected by the choice of functional (i.e., the description of the exchange-correlation interaction). However, it does not appear to significantly impact obtained exciton binding energies as the effects of the fundamental and optical gaps cancel each other out. Both the fundamental and optical energy gap are shown to slightly reduce as a function of the oligomer length (~0.1 - 0.3 𝑒𝑉 reduction for each repeated monomer). As both gaps are reduced by a similar amount per repeated monomer, they counteract each other and the total effect that oligomer length has on the exciton binding energy is very low. Geometry relaxation and thermal effects showed the largest impact on the fundamental gap and exciton binding energy, with their combined effect resulting in a ~0.5 𝑒𝑉 reduction in binding energy. / Non-Fullerene Acceptorer (NFAs) har rönt stort intresse för användning i organiska solceller (OPVs) på grund av genombrott på senare tid gällande deras effektomvandlingsverkningsgrad och en mängd andra fördelar som de erbjuder jämfört med sina fullerene-baserade motsvarigheter. I det här arbetet har en ny lovande polymer-acceptor, PF5-Y5, studerats med hjälp av täthetsfunktionalteori (DFT) och tidsberoende täthetsfunktionsteori (TD-DFT). Effekterna som oligomerlängd, geometri-avslappning och utbytes-korrelations-interaktion har på exciton-bindningsenergin (skillnaden mellan optiska ochfundamentala energigapen) har även undersökts. Både erhållna värden för det fundamentala och optiska gapet påverkas avsevärt av valet av funktional (dvs. beskrivningen av utbytes-korrelations-interaktionen). Valet av funktional verkar dock inte nämnvärt påverka erhållna värden för excitonbindningsenergin då effekterna från det fundamentala och optiska gapen till stor del tar ut varandra. Både det fundamentala och optiska energigapet minskar som en funktion av oligomerlängden (~0.1 - 0.3 𝑒𝑉 minskning för varje upprepad monomer). Eftersom båda energigapen minskar ungefär lika mycket för varje upprepad monomer så motverkar de till stor grad varandra; och den totala effekten som oligomerlängd har på exciton-bindningsenergin förblir låg. Strukturell relaxation (eng: geometry relaxation) och termiska effekter visade sig ha störst påverkan på det fundamentala energigapet och exciton-bindningsenergin, och deras sammanlagda effekt ledde till en ~0,5 𝑒𝑉 reduktion i bindningsenergi.
|
Page generated in 0.0212 seconds