Análisis computacional de sensibilizadores D–π–A a base de trifenilamina con sustituyentes metílicos para su potencial aplicación en celdas solares sensibilizadas por colorante
DOI:
https://doi.org/10.59730/rer.v13n60a1Palabras clave:
DSSC, sensibilizador, DFT, trifenilamina, metilResumen
Se analizaron cuatro sensibilizadores del tipo donador–π–aceptor (D–π–A), basados en trifenilamina con distintos grupos funcionales: metil (-CH3), dimetilamino [-N(CH3)2] y metoxi (-OCH3), para su posible aplicación en celdas solares sensibilizadas con colorante (DSSC, por sus siglas en inglés). Para el cálculo de las geometrías se empleó la teoría del funcional de la densidad (DFT) con el nivel M06/6-31G(d). Asimismo, se analizaron los ángulos diedros más importantes de los sensibilizadores. Se realizó el análisis de los niveles de energía HOMO y LUMO, así como la transferencia de carga. Los espectros de absorción se calcularon con la teoría del funcional de la densidad dependiente del tiempo (TD-DFT) y el nivel de cálculo M06-2X/6-31G(d). Los parámetros de reactividad química permitieron evaluar si los compuestos presentan las propiedades requeridas para su uso como sensibilizadores. Finalmente, se determinó la energía libre de inyección de electrones (ΔGinjec) y la eficiencia de recolección de luz (LHE, por sus siglas en inglés).
Citas
Ahmadi, Y., Teymourinia, H., Hosseininezhad, S. & Ramazani, A. (2024), DFT and TD-DFT optoelectronic study on hybrid alizarin-carbazol based dyes incorporated on titanium dioxide (TiO2) for dye sensitized solar cell application, Inorganic Chemistry Communications 162, 112153. URL: https://doi.org/10.1016/j.inoche.2024.112153
Casida, M. & Huix-Rotllant, M. (2012), Progress in time-dependent density-functional theory, Annual Review of Physical Chemistry 63, 287–323. URL: https://doi.org/10.1146/annurev-physchem-032511-143803
Francl, M. M., Pietro, W. J., Hehre, W. J., Binkley, J. S., Gordon, M. S., DeFrees, D. J. & Pople, J. A. (1982), Self-Consistent Molecular Orbital Methods. XXIII. A Polarization-Type Basis Set for Second-Row Elements, The Journal of Chemical Physics 77(7), 3654–3665. URL: https://doi.org/10.1063/1.444267
Frisch, M. J., Trucks, G. W., Schlegel, H. B., Scuseria, G. E., Robb, M. A., Cheeseman, J. R., Scalmani, G., Barone, V., Petersson, G. A., Nakatsuji, H., Li, X., Caricato, M., Marenich, A. V., Bloino, J., Janesko, B. G., Gomperts, R., Mennucci, B., Hratchian, H. P., Ortiz, J. V., Izmaylov, A. F., Sonnenberg, J. L., Williams-Young, D., Ding, F., Lipparini, F., Egidi, F., Goings, J., Peng, B., Petrone, A., Henderson, T., Ranasinghe, D., Zakrzewski, V. G., Gao, J., Rega, N., Zheng, G., Liang, W., Hada, M., Ehara, M., Toyota, K., Fukuda, R., Hasegawa, J., Ishida, M., Nakajima, T., Honda, Y., Kitao, O., Nakai, H., Vreven, T., Throssell, K., Montgomery, Jr., J. A., Peralta, J. E., Ogliaro, F., Bearpark, M. J., Heyd, J. J., Brothers, E. N., Kudin, K. N., Staroverov, V. N., Keith, T. A., Kobayashi, R., Normand, J., Raghavachari, K., Rendell, A. P., Burant, J. C., Iyengar, S. S., Tomasi, J., Cossi, M., Millam, J. M., Klene, M., Adamo, C., Cammi, R., Ochterski, J. W., Martin, R. L., Morokuma, K., Farkas, O., Foresman, J. B. & Fox, D. J. (2016), Gaussian 16, revision C.01.
Kohn, W. & Sham, L. J. (1965), Self-consistent equations including exchange and correlation effects, Phys. Rev. 140, A1133–A1138. URL: https://doi.org/10.1103/PhysRev.140.A1133
Mahmood, A. (2016), Triphenylamine based dyes for dye sensitized solar cells: A review, Solar Energy 123, 127–144. URL: https://doi.org/10.1016/j.solener.2015.11.015
Mehmood, U., Hussein, I. A., Harrabi, K. & Ahmed, S. (2015), Density functional theory study on the electronic structures of oxadiazole based dyes as photosensitizer for dye sensitized solar cells, Advances in Materials Science and Engineering 2015(1), 286730. URL: https://doi.org/10.1155/2015/286730
Olabi, A. & Abdelkareem, M. A. (2022), Renewable energy and climate change, Renewable and Sustainable Energy Reviews 158, 112111. URL: https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.112111
O’Regan, B. & Grätzel, M. (1991), A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films, Nature 353, 737–740. URL: https://doi.org/10.1038/353737a0
Raju, T. B., Gopikrishna, P., Vaghasiya, J. V., Soni, S. S. & Iyer, P. K. (2019), The solvatochromism and aggregation-induce enhanced emission of triphenylamine substituted styrene derivatives and its application in dye sensitized solar cells, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 376, 12–21. URL: https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2019.02.015
Shariatinia, Z. (2025), Development of high-efficiency D-π-A dye photosensitizers for dye-sensitized solar cells: Substantial influence of electronic properties, Applied Surface Science Advances 29, 100846. URL: https://doi.org/10.1016/j.apsadv.2025.100846
Sharma, K., Sharma, V. & Sharma, S. (2018), Dye-sensitized solar cells: fundamentals and current status, Nanoscale Research Letters 13(1), 381. URL: https://doi.org/10.1186/s11671-018-2760-6
Zhao, Y. & Truhlar, D. G. (2008), The M06 suite of density functionals for main group thermochemistry, thermochemical kinetics, noncovalent interactions, excited states, and transition elements: two new functionals and systematic testing of four M06-class functionals and 12 other functionals, Theoretical Chemistry Accounts 120(1), 215–241. URL: https://doi.org/10.1007/s00214-007-0310-x
Zhou, L., Jia, C., Wan, Z., Li, Z., Bai, J., Zhang, L., Zhang, J. & Yao, X. (2012), Triphenylamine-based organic dyes containing benzimidazole derivatives for dye-sensitized solar cells, Dyes and Pigments 95(3), 743–750. URL: https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2012.05.007
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2026 Energías Renovables

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.