Mono schiff baz molekülünün organik fotovoltaik hücreler için elektron donör-akseptör molekül olarak tasarlanması
Designing of mono schiff base molecule as electron donor-acceptor molecule for organic photovoltaic
Yazar: HALİM OĞUR
Danışman: DOÇ. DR. İSA SIDIR
Bitlis Eren Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Tasarlanan dört yeni konjuge tip ko-polimer Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) ve Zamana
Bağlı Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (TD-DFT) kullanılarak B3LYP/6-31G(d) temel seti ile
incelenmiştir. Bis(4-(heziloksi)fenil)amin, benzo[1,2-b:4,5-b']ditiyofen-4,8-diamin,
phenantro[3,4-d:9,10-d']bis([1,2,3]tiyadiazol) moleküllerinden oluşan polimer yapılar elektron
donör ve akseptör özelliği göstermektedir. Polimer yapılarda fenantro[3,4-d:9,10-
d']bis([1,2,3]tiyadiazol)-10,12-dikarbonitril bileşeni ortak akseptör molekül, N2
,N2
-bis(4-
(hekziloksi)fenil)benzo[1,2-b:4,5-b']ditiyofen-2,8-diamin donör molekül olarak tasarlanmıştır.
(E)-2-((metilimino)metil)fenol ve (E)-N-benzilidenemetanamin Schiff bazları donör molekülün
farklı konumlarına substitüent olarak eklenerek tasarlanan polimer yapıların HOMO-LUMO
enerji aralıkları açık devre gerilimleri (VOC) ve optik özellikleri teorik olarak incelenmiştir.
Schiff bazı molekülünde orto konumunda bulunan OH grubundaki hidrojen ile -CH=Ngrubunda
bulunan nitrojen hidrojen bağı yaparak molekülün düzlemsel yapıda kalmasını
sağlamıştır. Böylece moleküldeki elektron delokalizasyonu ile birlikte konjugasyonun arttığı
gözlenmiştir. Optimize edilmiş polimerlerin düşük HOMO-LUMO enerji 1.57 – 1.79 eV
aralığında elde edilmiştir. Polimer yapıların UV-vis absorpsiyon spektrumları solar UV
spektrumu ile uyumlu olup absorpsiyon maksimum dalga boyları 592-693 nm aralığında
gözlenmiştir. Moleküller için açık devre gerilimi (VOC) 0.58-0.86 eV aralığında hesaplanmıştır.
Elde edilen verilere göre APTD-2 polimeri organik fotovoltaik hücre tasarımında donör molekül
olarak kullanılabilecek bir molekül olduğu belirlenmiştir. Tasarlanan organik fotovoltaik hücrede
[6,6]-fenil-C61-butirik asit metil ester (PCBM) akseptör olarak kullanımıştır. 
II
Anahtar Kelimeler: Organik fotovoltaik hücre, Donör-akseptör molekül, PCBM, Schiff baz,
Elektronik yapı, Optik özellikler, Açık devre gerilimi (VOC), HOMO, LUMO, DTF, TD-DFT.

Abstract:
Designed four new conjugated copolimers have been investigated by means of Density
Functional Theory (DFT) and Time-Dependent DFT (TD-DFT) at the B3LYP/6-31G(d) level of
theory. Polymer structures consisted of bis(4-(heziloksi)fenil)amin, benzo[1,2-b:4,5-b']ditiyofen-
4,8-diamin, phenantro[3,4-d:9,10-d']bis([1,2,3]tiyadiazol) indicate donor and acceptor properties
depending on the position of Schiff base substituent. In the polimer structures, phenanthro[3,4-
d:9,10-d']bis([1,2,3]thiadiazole)-10,12-dicarbonitrile has been designed as common acceptor
moiety and N2
,N2
-bis(4-(hexyloxy)phenyl)benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,8-diamine has been
designed as donor moiety. HOMO-LUMO energy gap, open circuit voltage and optical
properties of the designed polimer structures in which (E)-2-((methylimino)methyl)phenol Schiff
base and (E)-N-benzylidenemethanamine are added to the different positions of the donor
molecule as a substituent have been investigated theoretically. In Schiff base molecule, the
hydrogen bonding form between hydrogen of OH group and nitrogen of -CH=N- group forces
the (E)-2-((methylimino)methyl)phenol to be planar. Thus, the conjugation increases along with
the electron delocalization in the molecule. Low HOMO-LUMO energy gaps of the optimized
polimers are obtained in the range of 1.57-1.79 eV. UV-vis absorption spectra of polymer
structures are found in consistency with the solar UV spectra and maximum wavelengths of
absorption spectra are observed in the range of 592-693 nm. Open circuit voltage (VOC) of the 
IV
compounds have been computed in the range of 0.58-0.86 eV. According to the obtained results,
it is determined that APTD-2 polymer can be used as a donor molecule in designing of the
organic photovoltaic cell. In designig organic photovoltaic cell, [6,6]-phenyl-C61-butyric acid
methyl ester (PCBM) is used as acceptor.
Keywords: Organic photovoltaic cell, Donor-acceptor molecule, PCBM, Schiff base, Electronic
structure, Optical properties, Open circuit voltage (VOC), HOMO, LUMO, DTF, TD-DFT.