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Theoretical investigations on the unsymmetrical effect of β-link Zn–porphyrin sensitizers on the performance for dye-sensitized solar cells†
Physical Chemistry Chemical Physics ( IF 2.9 ) Pub Date : 2018-01-02 00:00:00 , DOI: 10.1039/c7cp07115a Miao Xie 1, 2, 3, 4, 5 , Fu-Quan Bai 6, 7, 8, 9, 10 , Jinjian Wang 1, 2, 3, 4, 5 , Yue-Qing Zheng 1, 2, 3, 4, 5 , Zhenyang Lin 6, 7, 8, 9, 10
Physical Chemistry Chemical Physics ( IF 2.9 ) Pub Date : 2018-01-02 00:00:00 , DOI: 10.1039/c7cp07115a Miao Xie 1, 2, 3, 4, 5 , Fu-Quan Bai 6, 7, 8, 9, 10 , Jinjian Wang 1, 2, 3, 4, 5 , Yue-Qing Zheng 1, 2, 3, 4, 5 , Zhenyang Lin 6, 7, 8, 9, 10
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Dye sensitizers play an important role in dye-sensitized solar cells (DSSCs). As a promising strategy for the design of novel porphyrin sensitizers, the asymmetric modification of the porphyrin ring to meso-link porphyrin sensitizer has emerged in recent years, which can improve the light-harvesting properties and enhance the electron distribution. In this work, in order to reveal the essence of the effect of unsymmetrical substitution on the performance of β-link porphyrin dyes in DSSCs, four kinds of common β-link porphyrin dyes with different structures are calculated by using density functional theory (DFT) and time-dependent density functional theory (TD-DFT). The electronic structures and optical properties of these studied dyes in dimethylformamide (DMF) are also investigated. The key parameters of the short-circuit current density (Jsc), including light harvesting efficiency (LHE), electron injection driving force (ΔGinject), and intra-molecular charge transfer (ICT) are discussed in detail. In addition, the periodic DFT calculations in the dye–TiO2 systems are also employed to investigate the geometrical and electronic injection process of the different connection types of these studied dyes adsorbed on the periodic TiO2 model with an exposed anatase (101) surface. We expect the present study would deepen the understanding of the alternative function of unsymmetrical substitution and may contribute to future DSSC design.
中文翻译：
β链锌卟啉敏化剂对染料敏化太阳能电池性能的不对称影响的理论研究†
染料敏化剂在染料敏化太阳能电池（DSSC）中起着重要作用。作为设计新型卟啉敏化剂的有前途的策略，卟啉环向内消旋的不对称修饰近年来，出现了一种链接型卟啉敏化剂，它可以改善光收集性能并增强电子分布。为了揭示不对称取代对DSSC中β-连接卟啉染料性能的影响的实质，利用密度泛函理论（DFT）计算了四种结构不同的常见β-连接卟啉染料。和时变密度泛函理论（TD-DFT）。还研究了这些研究的染料在二甲基甲酰胺（DMF）中的电子结构和光学性质。短路电流密度（J sc）的关键参数，包括集光效率（LHE），电子注入驱动力（ΔG inject）），并详细讨论了分子内电荷转移（ICT）。此外，还采用了染料-TiO 2系统中的周期性DFT计算来研究这些被研究的染料在锐钛矿（101）表面暴露的周期性TiO 2模型上吸附的不同连接类型的几何和电子注入过程。我们希望本研究将加深对不对称替代的替代功能的理解，并可能有助于未来的DSSC设计。
更新日期：2018-01-02
中文翻译：
β链锌卟啉敏化剂对染料敏化太阳能电池性能的不对称影响的理论研究†
染料敏化剂在染料敏化太阳能电池（DSSC）中起着重要作用。作为设计新型卟啉敏化剂的有前途的策略，卟啉环向内消旋的不对称修饰近年来，出现了一种链接型卟啉敏化剂，它可以改善光收集性能并增强电子分布。为了揭示不对称取代对DSSC中β-连接卟啉染料性能的影响的实质，利用密度泛函理论（DFT）计算了四种结构不同的常见β-连接卟啉染料。和时变密度泛函理论（TD-DFT）。还研究了这些研究的染料在二甲基甲酰胺（DMF）中的电子结构和光学性质。短路电流密度（J sc）的关键参数，包括集光效率（LHE），电子注入驱动力（ΔG inject）），并详细讨论了分子内电荷转移（ICT）。此外，还采用了染料-TiO 2系统中的周期性DFT计算来研究这些被研究的染料在锐钛矿（101）表面暴露的周期性TiO 2模型上吸附的不同连接类型的几何和电子注入过程。我们希望本研究将加深对不对称替代的替代功能的理解，并可能有助于未来的DSSC设计。
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