1 量子力学基础 1
1.1 量子力学的诞生 1
1.1.1 黑体辐射 2
1.1.2 光电效应 4
1.1.3 原子结构与玻尔的旧量子论 6
1.1.4 微粒的波粒二象性 8
1.2 薛定谔方程 10
1.3 一维无限深势阱 13
1.4 类氢原子波函数 16
1.5 Hartree-Fock方法 19
1.6 密度泛函理论 25
1.6.1 Hobenberg-Kohn定理 25
1.6.2 Kohn-Sham方程 26
1.6.3 含时密度泛函理论 26
1.6.4 常用泛函简介 27
参考文献 29
2有机光伏材料的发展简史 32
2.1 有机光伏电池分类 33
2.2 有机光伏电池工作原理 35
2.2.1 光子的吸收与激子的产生 35
2.2.2 激子的扩散与分离 35
2.2.3 自由电子与空穴的传输 36
2.3 有机光伏性能的影响参数 36
2.4 给体受体材料类型 38
2.4.1 聚合物材料 38
2.4.2 小分子材料 39
2.5 富勒烯和非富勒烯受体材料 45
2.5.1 富勒烯材料 45
2.5.2 非富勒烯受体 47
参考文献 50
3分子前线轨道和能隙、开路电压、激发态和电子吸收光谱 54
3.1 结构优化原理与实例 54
3.1.1 分子建模 56
3.1.2 结构优化 59
3.1.3 频率计算 61
3.2 薄膜与凝聚态中分子轨道能量、能隙计算实例 64
3.2.1 HOMO/LUMO校正 65
3.2.2 计算泛函选择 65
3.3 薄膜中有机太阳能电池的分子排列影响 66
3.3.1 给体间分子排列方式对分子轨道能量的影响 66
3.3.2 给体/受体界面间分子排列影响 68
3.4 薄膜中开路电压的计算与实例 71
3.4.1 开路电压 71
3.4.2 开路电压计算方法 71
3.4.3 开路电压计算实例 74
3.5 薄膜中有机太阳能电池的分子排列对电子吸收光谱的影响 77
3.6 溶剂效应对亚酞菁在溶液中吸收光谱的影响实例 79
3.6.1 亚酞菁单分子在不同溶剂中的吸收光谱模拟 81
3.6.2 亚酞菁分子与第一溶剂层在不同溶剂中的吸收光谱模拟 83
参考文献 84
4介电常数和激子结合能 87
4.1 介电常数计算 87
4.1.1 介电常数的常见计算方法 88
4.1.2 计算实例 91
4.2 激子结合能 93
4.2.1 激子的分类 93
4.2.2 有机分子激子结合能 94
4.2.3 有机分子激子结合能计算实例 95
参考文献 97
5电荷分离、重组，载流子迁移率 99
5.1 电荷传输过程概述 99
5.2 Marcus理论 100
5.2.1 经典Marcus理论 100
5.2.2 半经典Marcus理论 103
5.3 电荷分离与电荷复合速率重要参数计算 105
5.3.1 吉布斯自由能差的计算 105
5.3.2 内重组能的计算 106
5.3.3 外重组能的计算 108
5.3.4 电子耦合的计算 109
5.4 电荷分离与电荷复合速率计算实例 110
5.4.1 研究背景 110
5.4.2 计算细节 110
5.4.3 结果与讨论 113
5.4.4 总结 117
5.5 载流子迁移率及计算实例 117
5.5.1 载流子迁移率及其参数计算 117
5.5.2 载流子迁移率计算实例 120
参考文献 125
附录 129
附录1计算前线分子轨道能量取值和绘制前线分子轨道图像 129
附录2吸收光谱模拟及相应数据处理 133
附录3溶剂模型介绍 152
参考文献 154
附表 常用物理化学参数 156
附表1本书中一些物理量的单位符号 156
附表2物理常数 156
附表3常见溶剂的相对介电常数 157
索引 160