P-tipi boya duyarlaştırıcılı güneş hücrelerinde kullanılabilecek triarilamin türevi boyaların sentezi, spektroskopik ve elektrokimyasal karakterizasyonları
Synthesis of triarilamine derivative dyes which can be used in p-type dyes sensitized solar cells, their characterization of spectroscopic and electrochemical
Yazar: PINAR GÜLOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. SERMET KOYUNCU
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry

Özet:
Bu doktora tezi kapsamında NiO bazlı p tipli güneş hücreleri ve tandem DSSC üretiminde kullanılabilecek 4 tane donör-akseptör (D-A) tipi organik yarıiletken boyar madde sentezi gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen organik yarıiletken boyar maddelerin yapısal karakterizasyonları 1H-NMR spektroskopisi, 13C-NMR spektroskopisi, optik ve elektrokimyasal özellikleri ise UV-Vis absorpsiyon spektroskopisi, fluoresans spektroskopisi ve döngüsel voltammetri (CV) teknikleri kullanılarak yapılmıştır. Ayrıca, temel hal ve uyarılmış hallerde bu organik yarıiletken boyar maddeler hesapsal kimya yöntemleriyle incelenmiştir. Özellikle tüm geometriler DFT-B3LYP yöntemi kullanılarak optimize ve karakterize edilmiştir.
Sentezlenen NiO bazlı p-tipli güneş pilleri uygulamalarında kullanılacak olan organik yarıiletken boyaların isimleri; [4,4'-((4-(10-(tert-butil)-7-okso-7H- benzo[de]benzo[4,5]imidazo[2,1-a]izokuinolin-4il)fenil)azanediil)dibenzoic acid (PG09), 4,4'-((4-(1,3-diokso-2-(pentadekan-8-il)-2,3-dihidro-1H- benzo[de] izokuinolin -6-il)fenil)azanediil)dibenzoik asit (PG11), 4',4''-[(4'- siyanobifenil-4-il)imino]dibifenil-4-karboksilik asit (PG19) ve 4',4''-[(4'- nitrobifenil-4-il)imino]dibifenil-4-karboksilik asit] (PG15) olarak isimlendirilmişlerdir. Bu D-A boyalar trifenilamin donör ve naftilimidazol (NMI), naftilimid (NIM), nitrobenzen (NB) ve benzonitril (BN) akseptör gruplarını içermektedir. Bu organik boyar maddeler NiO yüzeyine bağlanmalarında önemli rol oynayan iki adet karboksilik asit grubuna sahiptir.

Anahtar sözcükler: p-tip DSSC, trifenilamin (TPA), DFT, donör-akseptör

Abstract:
In this PhD thesis, the design, synthesis and characterization of four new donor-acceptor (D-A) dyes have been carried out which can be used in production of p type dye-sensitized solar cells (p-type DSSCs) and tandem DSSC, with nickel(II) oxide (NiO) based photocathodes. These synthesized organic semiconductor dyes have been characterized by 1H-NMR,13C-NMR and FT-IR spectroscopic means. Their photophysical properties were also determined by UV-Vis, fluorescence spectroscopy and cyclic voltammetry (CV). In addition, these organic semiconductor dyes in the ground state and excited state have been investigated by utilizing computational quantum chemical methods. In particular, all the geometries were optimized and characterized by utilizing DFT-B3LYP method.
These synthesized organic semiconductor dyes were named 4,4'-((4-(10- (tert-butyl)-7-oxo-7H-benzo[de]benzo[4,5]imidazo[2,1-a]isoquinolin-4 yl)phenyl)azanediyl)dibenzoic acid (PG09), 4,4'-((4-(1,3-dioxo-2-(pentadecan-8 yl)-2,3-dihydro-1H-benzo[de]isoquinolin-6-yl)phenyl)azanediyl)dibenzoic acid(PG11), 4',4''-[(4'-cyanobiphenyl-4-yl)imino]dibiphenyl-4-carboxylic acid(PG19) ve 4',4''-[(4'-nitrobiphenyl-4-yl)imino]dibiphenyl-4-carboxylic acid(PG15). These D-A dyes incorporate triphenylamine (TPA) as a donor and naphthylimidazole (NMI), naphthylimide (NIM), nitrobenzene (NB) and benzonitrile (BN) as acceptor groups. These organic dyes have two carboxylate groups which play an important role for anchoring to the NiO surface.

Keywords: p-type DSSC, triphenylamine (TPA), DFT, donor-acceptor