THEORETICAL CHARACTERIZATION AND DESIGN OF EFFICIENT PHOTOACTIVE MATERIALS BASED ON ANTHRA[2,3-c]PYRROLE AND ANTHRA[2,3-c]THIOPHENE DERIVATIVES AIMED TOWARDS ORGANIC SOLAR CELLS

Descripción del Articulo

In this research we have designed electron donors D-π-A type containing two different π fragments to obtain anthrapyrrole (D-APR-A) and anthratiophene (D-ATF-A) derivatives, proposed for the use in organic bulk hetero-junction (BHJ) solar cells (OSCs). These derivatives were characterized by DFT and...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autores: Cuadro Bautista, Walter, Ensuncho Muñoz, Adolfo, Robles, Juana R.
Formato: artículo
Fecha de Publicación:2017
Institución:Sociedad Química del Perú
Repositorio:Revista de la Sociedad Química del Perú
Lenguaje:español
OAI Identifier:oai:rsqp.revistas.sqperu.org.pe:article/201
Enlace del recurso:http://revistas.sqperu.org.pe/index.php/revistasqperu/article/view/201
Nivel de acceso:acceso abierto
Materia:organic solar cell
D-APR-A derivatives
DFT methods
photoelectric conversion efficiency
celda solar orgánica
derivados D-APR-A
derivados D-ATF-A
métodos DFT
eficiencia de conversión fotoeléctrica
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DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN TEÓRICA DE MATERIALES FOTOACTIVOS EFICIENTES BASADOS EN DERIVADOS DE ANTRA[2,3-c]PIRROL Y ANTRA[2,3-c]TIOFENO PARA CELDAS SOLARES ORGÁNICAS
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description In this research we have designed electron donors D-π-A type containing two different π fragments to obtain anthrapyrrole (D-APR-A) and anthratiophene (D-ATF-A) derivatives, proposed for the use in organic bulk hetero-junction (BHJ) solar cells (OSCs). These derivatives were characterized by DFT and TD-DFT calculations. For all the electron donors the anchorage fragment was 2-methylenemalononitrile, while the chromophore fragment was spanned between diphenylamine, triphenylamine, thiophene. Estimation of the energy from HOMO and LUMO orbitals was discussed. Properties affecting open-circuit photovoltage (VOC) and short-circuit photocurrent (JSC) from D-π-A type derivatives were investigated, such as geometric structure, exciton driving force energy, energy gap and absorption spectra. Theoretical calculations from TD-DFT within Coulumb Attenuation Method CAM-B3LYP were able to predict excited state properties. The electron donors D-π-A type exhibit an estimated photoelectric conversion efficiency (PCE) above 10%. The anthrapyrrole derivatives along with the [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PC61BM) are the complexes with higher photoelectric properties, being the Da-APR-A derivative the best projection with a PCE of 13,39%, therefore, these complexes are proposed as photoactive materials in the construction of organic bulk hetero-junction solar cells.
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spelling THEORETICAL CHARACTERIZATION AND DESIGN OF EFFICIENT PHOTOACTIVE MATERIALS BASED ON ANTHRA[2,3-c]PYRROLE AND ANTHRA[2,3-c]THIOPHENE DERIVATIVES AIMED TOWARDS ORGANIC SOLAR CELLSDISEÑO Y CARACTERIZACIÓN TEÓRICA DE MATERIALES FOTOACTIVOS EFICIENTES BASADOS EN DERIVADOS DE ANTRA[2,3-c]PIRROL Y ANTRA[2,3-c]TIOFENO PARA CELDAS SOLARES ORGÁNICASCuadro Bautista, Walter Ensuncho Muñoz, AdolfoRobles, Juana R. organic solar cellD-APR-A derivativesDFT methodsphotoelectric conversion efficiencycelda solar orgánicaderivados D-APR-Aderivados D-ATF-Amétodos DFTeficiencia de conversión fotoeléctricaIn this research we have designed electron donors D-π-A type containing two different π fragments to obtain anthrapyrrole (D-APR-A) and anthratiophene (D-ATF-A) derivatives, proposed for the use in organic bulk hetero-junction (BHJ) solar cells (OSCs). These derivatives were characterized by DFT and TD-DFT calculations. For all the electron donors the anchorage fragment was 2-methylenemalononitrile, while the chromophore fragment was spanned between diphenylamine, triphenylamine, thiophene. Estimation of the energy from HOMO and LUMO orbitals was discussed. Properties affecting open-circuit photovoltage (VOC) and short-circuit photocurrent (JSC) from D-π-A type derivatives were investigated, such as geometric structure, exciton driving force energy, energy gap and absorption spectra. Theoretical calculations from TD-DFT within Coulumb Attenuation Method CAM-B3LYP were able to predict excited state properties. The electron donors D-π-A type exhibit an estimated photoelectric conversion efficiency (PCE) above 10%. The anthrapyrrole derivatives along with the [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PC61BM) are the complexes with higher photoelectric properties, being the Da-APR-A derivative the best projection with a PCE of 13,39%, therefore, these complexes are proposed as photoactive materials in the construction of organic bulk hetero-junction solar cells.En este estudio, hemos diseñado una serie de electrodonadores del tipo D-π-A que contienen dos diferentesfragmentos π enlazadores para obtener los derivados del antrapirrol (D-APR-A) y el antratiofeno (D-ATF-A), que podrían ser utilizados en celdas solares orgánicas (OSCs) de heterounión de volumen (BHJ). Estos derivados fueron diseñados y caracterizados usando cálculos DFT and TDDFT. El fragmento aceptor de anclaje fue el 2-metilenmalononitrilo para todos los electrodonadores mientras que el fragmento cromóforo permutaba entre tiofeno, trifenilamina, difenilamina. La estimación de la energía de los orbitales HOMOLUMO fue discutida. Las propiedades que afectan el fotovoltaje de circuito abierto (VOC) y la densidad de fotocorriente de corto circuito (JSC) de los derivados D-π-A fueron investigadas, tales como estructura geométrica, energía de la fuerza motriz del excitón, energía del gap y espectros de absorción. Los cálculos teóricos de TDDFT utilizando el Método de Atenuación de Coulomb CAM-B3LYP fue capaz de predecir las propiedades del estado excitado. Los electrodonadores D-π-A muestran una eficiencia estimada de conversión fotoeléctrica (PCE) superior al 10%. Los derivados del antrapirrol mezclados con el éster metílico del ácido [6,6]-fenil-C61-butírico (PC61BM) son los complejos con mejores propiedades fotoeléctricas, siendo el derivado Da -APR-A el de mejor proyección con una PCE del 13,39%, por tanto, estos complejos son propuestos como material fotoactivo en la construcción de celdas solares orgánicas de heterounión de volumen.Sociedad Química del Perú2017-06-30info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersiontexttextoapplication/pdfhttp://revistas.sqperu.org.pe/index.php/revistasqperu/article/view/20110.37761/rsqp.v83i2.201Revista de la Sociedad Química del Perú; Vol. 83 Núm. 2 (2017): Revista de la Sociedad Química Del Perú; 221 - 233Journal of the Chemical Society of Peru; Vol. 83 No. 2 (2017): Journal of the Sociedad Química Del Perú; 221 - 2332309-87401810-634X10.37761/rsqp.v83i2reponame:Revista de la Sociedad Química del Perúinstname:Sociedad Química del Perúinstacron:SQPspahttp://revistas.sqperu.org.pe/index.php/revistasqperu/article/view/201/173Derechos de autor 2017 Sociedad Química del Perúhttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.esinfo:eu-repo/semantics/openAccessoai:rsqp.revistas.sqperu.org.pe:article/2012020-03-04T03:42:27Z
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