基于第一性原理的研究，探讨了Truxene-BODIPY结构作为有机光伏中非富勒烯类受体的可行性

《New Journal of Chemistry》：First-principles exploration of truxene–BODIPY architectures as alternative non-fullerene acceptors in organic photovoltaics

有机太阳能电池新型非富勒烯受体的设计策略与性能机理研究。采用DFT和TDDFT理论计算分析truxene-BODIPY D-π-A分子体系的结构电子特性，发现所有分子均优先支持电子传输，且供受体轨道对齐（FMO）和态密度（DOS）分布优化显著。溶剂相和气相激发态吸收实验表明体系在可见至近红外区域具有可调谐的强吸收特性，其中C4/3p体系理论光电转换效率达21.18%，证实D/A兼容性对性能提升的关键作用。

　　

在这项研究中，我们首次报道了一类新型的truxene–BODIPY供体–π–受体（D–π–A）结构，作为有机太阳能电池（OSCs）中的非富勒烯受体（NFAs）。这种新颖的分子设计方法将改良的truxene核心与BODIPY衍生物通过π-间隔基团连接起来，为开发高效的小分子受体提供了一种合理的策略。我们采用了密度泛函理论（DFT）和时依赖密度泛函理论（TDDFT）来研究这些分子的结构、电子性质、光学性质和光伏性能。通过评估电离势、电子亲和力、偶极矩、重组能和电荷转移速率等关键参数，我们了解了它们的电荷传输行为。值得注意的是，重组能的分析证实所有设计的分子都优先支持电子传输，这验证了它们作为有效受体的作用。前线分子轨道（FMO）和态密度（DOS）分析显示供体–受体轨道之间有良好的对齐，促进了高效的分子内电荷转移。在气相和液相中进行的激发态吸收研究表明，这些分子在可见光到近红外（NIR）区域具有强且可调的吸收特性，并且在供体–受体混合后观察到了明显的红移现象。在所有混合物中，C4/3p体系展现了最高的预测功率转换效率（PCE），达到21.18%，这突显了D/A兼容性的关键作用。总体而言，这项研究展示了合理设计的truxene–BODIPY系统作为下一代有机光伏领域中有前景的非富勒烯小分子受体的潜力。