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分子内与分子间CT过程协同增强光电转换效率的理论与实验研究
结题报告
批准号:
51273078
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
杨兵
依托单位:
学科分类:
E0309.光电磁功能有机高分子材料
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘丹丹、李维军、孙冠楠、潘玉钰、张诗童、尚慧
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中文摘要
本项目拟通过体系自洽优化区间分离参数w,实现对库仑作用长程渐近线行为校正,探索可准确定量描述分子内和分子间电荷转移(CT)态的计算方法,发展适合预测多组分复杂体系的激子分离复合速率理论模型。为阐明分子内和分子间CT过程的协同关系,构筑更具实际意义的有机太阳能电池模型体系:分子内和分子间CT过程共存体系(D1-A1/A2),其中分子内CT 体系(D1-A1)作为有机太阳能电池体系的Donor.调控D1/A1的给受电子能力、耦合强度、连接方式、组成比例、堆积方式等因素增强分子内CT吸收和发射,保证高效率分子内CT激子产生。考察分子内和分子间CT过程的相互关系,探讨复合体系D1-A1/A2中激子分离和电荷复合过程的机理,进一步揭示提高有机太阳能电池材料光电转换效率的分子结构设计新理念。
英文摘要
This project is planned to optimize the range separation parameter w through the self-consistent restriction system, aiming at the physical motivated correction for the long-range Coulomb interaction. A computational method can be established to enable accurate and quantitative description of the intramolecular and intermolecular charge-transfer (CT) state. In the meantime, a theoretical model is expected to develope suitable to predict the exciton dissociation rate and change recombination rate in the multi-component complex system.To provide an insight into the cooperative relationship between intramolecular and intermolecular CT processes, we build an organic solar cell material model with more practical significance: intramolecular and intermolecular CT process coexisting system (D1-A1/A2),where the intramolecular CT system (D1-A1) is considered as the donor of organic solar cell matrial system. In order to obtain the enhanced absorption and emission from the intramolecular CT state,many factors are taken into account, such as the electron-donating and electron-withdrawing strength of D1 or A1,the electronic coupling strength,linking modes, composition ratio between D1 and A1, and stacking modes, and so on.It ensures the high yield of the intramolecular CT exciton.The relationship between intramolecular and intermolecular CT process is investigated to understand the mechanism of the exciton dissociation and change recombination processes in the complex system of D1-A1/A2. It will reveal the noval designing ideas of molecular structure to further improve the photoelectric conversion efficiency of the organic solar cell materials.
项目从有机光电材料的结构-性质关系研究入手,重点研究电荷转移激发态的准确定量理论预测;杂化局域-电荷转移激发态的形成条件、电子结构组成、及其精确调控;杂化局域-电荷转移激发态组成特征与光电性能的关系;高效率杂化局域-电荷转移激发态发光材料分子结构设计与器件性能等。提出并发展了如下原创性的材料设计理念:(1)发展了杂化局域-电荷转移(HLCT)激发态材料的设计新概念,实现光致发光效率和激子利用率的同时提升;(2)发现了有机电致发光器件中非常规的高能激发态(热激子)反向系间窜越新途径,实现接近100%的激子利用且显著抑制器件效率滚降。近四年在Angew Chem Inter Ed, Adv. Funct. Mater., Chem. Sci.,等杂志发表SCI标注论文18篇,上述工作近四年被引用500余次,3篇论文入选ESI高被引论文,3篇论文为杂志封面论文。
期刊论文列表
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A Hybridized Local and Charge-Transfer Excited State for Highly Efficient Fluorescent OLEDs: Molecular Design, Spectral Character, and Full Exciton Utilization
高效荧光 OLED 的混合局部和电荷转移激发态:分子设计、光谱特征和充分激子利用
DOI:10.1002/adom.201400154
发表时间:2014-09-01
期刊:ADVANCED OPTICAL MATERIALS
影响因子:9
作者:Li, Weijun;Pan, Yuyu;Ma, Yuguang
通讯作者:Ma, Yuguang
DOI:10.1002/anie.201308486
发表时间:2014-02
期刊:Angewandte Chemie
影响因子:--
作者:Liang Yao;Shitong Zhang;Rong Wang;Weijun Li;F. Shen;Bing Yang;Yuguang Ma
通讯作者:Liang Yao;Shitong Zhang;Rong Wang;Weijun Li;F. Shen;Bing Yang;Yuguang Ma
Efficient deep-blue non-doped organic light-emitting diode with improved roll-off of efficiency based on hybrid local and charge-transfer excited state
基于混合局部和电荷转移激发态的高效深蓝色非掺杂有机发光二极管,具有改进的效率滚降
DOI:10.1039/c6ra15079a
发表时间:2016-01-01
期刊:RSC ADVANCES
影响因子:3.9
作者:Liu, Haichao;Bai, Qing;Ma, Yuguang
通讯作者:Ma, Yuguang
High Yields of Singlet Excitons in Organic Electroluminescence through Two Paths of Cold and Hot Excitons
通过冷热激子两种路径实现有机电致发光中单线态激子的高产率
DOI:10.1002/adom.201300467
发表时间:2014-06-01
期刊:ADVANCED OPTICAL MATERIALS
影响因子:9
作者:Pan, Yuyu;Li, Weijun;Ma, Yuguang
通讯作者:Ma, Yuguang
DOI:10.1021/acsami.5b10129
发表时间:2016-01
期刊:ACS applied materials & interfaces
影响因子:9.5
作者:Chu Wang;Xiang-long Li;Yuyu Pan;Shitong Zhang;Liang Yao;Qing Bai;Weijun Li;P. Lu;Bing Yang-Bing-Y
通讯作者:Chu Wang;Xiang-long Li;Yuyu Pan;Shitong Zhang;Liang Yao;Qing Bai;Weijun Li;P. Lu;Bing Yang-Bing-Y
功能基元组合协同策略构筑高效率纯有机室温磷光材料
  • 批准号:
    52373183
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    杨兵
  • 依托单位:
离散型pi-pi堆积低聚物的激发态调控与发光性质研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    杨兵
  • 依托单位:
分子折叠增强自旋轨道耦合诱导高效率纯有机室温磷光
  • 批准号:
    51873077
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    杨兵
  • 依托单位:
高效率激基缔合物发光材料的设计、合成与光电性能
  • 批准号:
    51673083
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    杨兵
  • 依托单位:
热激子反系间窜越荧光材料实现100%内量子效率的理论和实验探索
  • 批准号:
    51473063
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    84.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    杨兵
  • 依托单位:
分子内弱电子耦合Donor-Acceptor材料体系的光电性能研究
  • 批准号:
    51073069
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    37.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    杨兵
  • 依托单位:
具有分子间强pi-pi相互作用的高分子体系设计、合成及迁移率性能研究
  • 批准号:
    20774034
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    31.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    杨兵
  • 依托单位:
主链型含金属离子(配合物)共轭聚合物的设计、合成及光电性能研究
  • 批准号:
    50473001
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    杨兵
  • 依托单位:
主链型含金属离子共轭聚合物设计、合成及光电性能研究
  • 批准号:
    50303007
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    杨兵
  • 依托单位:
国内基金
海外基金