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摘要
由于良好的光化学稳定性、在可见光区和近红外区的强吸光性等优点，方酸类染料是目前最具潜力的有机小分子太阳能电池给体材料之一。然而，其空穴迁移机理并不明确，较低的迁移率限制了器件光电转换效率的提升。本文结合第一性原理计算、Marcus电子转移理论、主方程模拟，系统研究了三氢-苯并吲哚啉方酸染料（USQ-BI）的电子结构、分子堆叠方式以及电荷转移性质。结果表明，由于空穴迁移路径上交替出现两种不同的分子堆积模式，驱动力呈现正负交错的特征，克服正驱动力的过程为空穴迁移的决速步。据此，提出了降低驱动力绝对值以增大迁移率的理论策略。进一步研究发现在一些位点上引入氰基可以显著提高空穴转移耦合强度，进而提高空穴迁移率。最后，对USQ-BI中电子转移过程的研究发现，由于较大的重组能导致电子转移速率较小，该晶体不能作为好的电子传输材料。
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单位化学化工学院; 固体表面物理化学国家重点实验室; 厦门大学
