基于密度泛函理論的P3HT簡單計算

謝小銀，劉冠辰，潘高峰*

(1.吉林化工學院化工與生物技術學院，吉林吉林132022;2.吉林化工學院材料科學與工程學院，吉林吉林132022)

近年來，隨著我國經濟快速發展，一些城市空氣污染問題日漸突出，煤和石油等化石能源的大量消耗便是這一問題的最主要因素.以太陽能電池為代表的可再生能源以其資源量大、使用清潔等優勢就能很好的緩解這些問題，但在另一方面，硅基太陽能電池在制造過程中高成本高污染又會給環境帶來了新的壓力.為了解決這些問題，科學家在1995年提出了體異質結薄膜太陽能電池的概念，據測算，薄膜太陽能電池的制造成本十分低廉，另外其還具有制造過程簡單以及可彎曲等特點使得其未來前景十分廣闊.對于聚3-己基噻吩(P3HT)作為有機薄膜太陽能電池的基礎材料的研究十分活躍［1-5］.特別是對于P3HT的研究對于提高異質結電池性能的關鍵指標的光電轉換效率(conversion efficiency)起著至關重要的作用.

Yosuke等［6］通過計算發現了電荷在P3HT和C60所組成的異質結界面上的傳輸機理，為以P3HT為電子供體的有機異質結光伏材料的研究打下了良好的理論基礎.Lee等［7］通過計算發現由P3HT及PCBM所形成的異質結材料存在一個兩者相互作用成鍵的中間結構狀態，這種中間狀態使得異質結的禁帶寬 度增加0.57eV，這就為該異質結太陽能電池提升開路電壓從而提高轉化效率提供了理論指導.

1 計算工具

1.1 QUANTUM-ESPRESSO

ESPRESSO 意為“op(E)n(S)ource(P)ackage for(R)esearch in(E)lectronic(S)tructure，(S)imulation，and(O)ptimization”.QUANTUMESPRESSO是一套基于密度泛函理論(Density-Functional Theory)的UNIX平臺開源代碼.該代碼主要……