PDTP-DFBT ve PC71BM organik güneş hücresi malzemelerinin moleküllerinin titreşimsel spektroskopik özelliklerinin incelenmesi
Vibrational spectroscopic investigation of PDTP-DFBT and PC71BM organic solar cell materials' molecules
Yazar: ONUR AYDOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. EROL TAŞAL
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Atom ve Molekül Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Organik solar hücre malzemelerinin moleküller seviyeden başlayarak tasarlanması, bu alandaki gelişmeler için kullanışlı bilgiler sağlamaktadır. Titreşimsel spektroskopi gibi analitik yöntemler, malzeme geliştirme araştırmalarında yaygın olarak kullanılan atomik kuvvet mikroskobunun sağlayamayacağı moleküler seviyede bilgiler sağlamaktadır. Bu tür bilgiler daha iyi malzemelerin moleküler seviyeden tasarlanmasında önemlidir. Polimerler bir süredir güneş enerjisi alanında ilgi çekmektedir ancak hala inorganik akranlarının efektifliğini geçememiştir. Titreşimsel spektroskopi çevre için daha uygun, inorganik akranlarından çok daha ucuza mal edilen organik solar hücrelerinin efektifliklerinin ve stabilitelerinin iyileştirilmesi ve tam anlamıyla çevre dostu olabilecek güneş enerjisi sistemlerinin geliştirilmesi için önemli bir alandır.
	Bu çalışmada, PDTP-DFBT (C6H2F2N2S – C9H6OS2) ve PC71BM (C82H14O2) organik solar hücre moleküllerinin titreşimsel spektroskopisi, Raman ve IR spektrumları dahil olmak üzere incelenmiştir. Molekül modelleri çeşitli Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) fonksiyonları ve temel setleri ile modellenmiştir. Her iki sistem için konformasyonel hesaplamalar araştırılmış ve enerji eşiğine uygun olan konformerler belirlenmiş ve DFT çalışmaları için kullanılmıştır. Araştırmalar MacroModel ile OPLS3 kuvvet alanı ile yapılmıştır. DFT hesaplamaları B3LYP, B3P86, OLYP, O3LYP, PBE0, M062X, CAM-B3LYP ve wB97XD olmak üzere sekiz adet fonksiyon ve 6-31G*, cc-pVTZ ve aug-cc-pVTZ baz kümeleri kullanılarak yapılmıştır. Hesaplamaların sonuçları, iyonlaşma potansiyelleri, elektron eğilimleri, HOMO-LUMO boşlukları, IR ve Raman spektrumları, mevcut ve ölçülen deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Tüm DFT hesaplamaları Gaussian 16 paket programında yapılmıştır. Elde edilen veriler hesaplanana veriler ile karşılaştırılarak yorumlanmıştır.

Abstract:
The design of organic solar cell materials starting at molecular level provides useful information for improvements in the field of organic solar panels. Vibration spectroscopy provides information at the molecular levels that the atomic force microscope commonly used in material development research can not provide. Such information is important in designing better materials from the molecular level. Polymers are an area of interest in solar energy for some time but still have not exceeded the effectiveness of their inorganic peers. Vibrational spectroscopy is an important area for the future of solar energy systems that are more suitable for the environment, to improve the efficiency and stability of organic solar cells which are much cheaper than their inorganic peers and for solar energy to be much more environmentally friendly.
In this study, vibrational spectroscopy of PDTP-DFBT (C6H2F2N2S – C9H6OS2) and PC71BM (C82H14O2) organic solar cell molecules was investigated. Model compounds was modelled by various Density Functional Theory (DFT) functionals and basis set. Conformational space for both systems were investigated and number of conformers were identified based on energy threshold and used for the DFT studies. Investigations were performed with MacroModel with OPLS3 force field. 
DFT calculations were performed using eight functionals, namely B3LYP, B3P86, OLYP, O3LYP, PBE0, M062X, CAM-B3LYP and wB97XD using 6-31G*, cc-pVTZ and aug-cc-pVTZ basis sets. Results of calculations (ionization potentials, electron affinities, HOMO-LUMO gaps, IR and Raman spectra). All DFT calculations were performed with Gaussian 16 package programme.