重原子取代（Se、Te）对CB16基非富勒烯受体的光电调控机制研究：面向高效有机太阳能电池的DFT/TD-DFT探索

《Journal of Fluorescence》：Exploring the Impact of Heavy Atom Substitutions (Se, Te) on the CB16-Based Non- Fullerene Acceptor for High-Performance Organic Solar Cells: DFT and TD-DFT Study

来自国际团队的研究人员通过密度泛函理论(DFT)和含时DFT(TD-DFT)计算，系统研究了硒(Se)、碲(Te)重原子取代对非富勒烯受体CB16(C0)的调控作用。研究发现C2(Te取代)展现出1.54 eV的窄化HOMO-LUMO能隙、2.35D增强偶极矩及4.94 ns延长的激发态寿命，其低空穴重组能(λh≈0.173 eV)和红移吸收特性为开发新一代有机太阳能电池(OSCs)提供了重要理论依据。

　　重原子取代策略正成为提升有机太阳能电池(OSCs)性能的新突破口。这项研究采用HSEH1PBE/6-311G(d,p)方法，通过密度泛函理论(DFT)和含时DFT(TD-DFT)模拟，揭示了硒(Se)、碲(Te)取代硫(S)对非富勒烯受体CB16(C₀)衍生物C₁(Se)、C₂(Te)的光电调控机制。计算表明：重原子取代使HOMO-LUMO能隙从C₀的1.71 eV显著降至C₁的1.64 eV和C₂的1.54 eV；C₂更展现出2.35D的增强偶极矩、吸收光谱红移及4.94 ns的激发态寿命，这归因于其0.173 eV的超低空穴重组能(λ_h)。分子轨道和过渡密度矩阵分析证实，Se/Te取代能促进分子内电荷转移(ICT)、增强非线性光学响应，为设计高性能OSCs材料提供了原子级精准调控方案。