Asimetrik vinil türevlerinin sentezi, karakterizasyonu ve çeşitli uygulamaları
Synthesis of asymmetric vinyl derivatives, characterization and various applications
Yazar: ZÜLAL DEMİR
Danışman: PROF. DR. ZÜHAL TURGUT ; DR. ÇİĞDEM YÖRÜR GÖRECİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Akrilonitril = Acrylonitrile ; Yarı iletken güneş pili = Semiconductor solar cell

Özet:
Günümüze kadar güneş pillerinin üretim teknolojilerinde büyük ilerlemeler sağlanmıştır. Bu süreçte kullanılan malzemenin kalınlığı ve maliyetinin düşürülmesi yönünde araştırma ve geliştirme çalışmaları yapılmaktadır. Üretilen güneş pillerinde elde edilen verimin pilin üretim maliyetini karşılaması gerekmektedir. Bu amaçla güneş pilleri organik ve anorganik olmak üzere iki şekilde oluşturulmaktadır. Anorganik güneş pillerinin kullanımı yıllara göre artmasına rağmen, üretim ve hammadde maliyetlerinin oldukça yüksek olması sebebiyle, bu artış istenilen seviyeye ulaşamamıştır. Bu maliyet dezavantajını en aza indirebilmek için, güneş pillerinin üretiminde kullanılan maliyeti yüksek anorganik maddeler yerine, daha ucuz olan organik madde kullanımı dikkat çekmeye başlamıştır. Bu nedenle araştırmacılar çalışmalarını özellikle organik güneş pillerinde kullanılabilecek maddeler üzerine yöneltmişlerdir. Bir organik güneş pili genel olarak, aktif π konjuge polimer veya küçük moleküller içeren fotovoltaik bir cihazdır. Üretilen organik fotovoltaiklerin, gelecekte küresel enerjiye olan ihtiyaçta önemli rol oynayacağı açıkça görülmektedir. Bu amaç doğrultusunda son yıllarda çeşitli organik moleküller üzerine yoğun bir ilgi oluşmuştur.  
Bu tez çalışmasında, organik güneş pillerinde kullanılabilecek yeni asimetrik vinil türevi bileşiklerin sentezi gerçekleştirilmiştir. Tüm bileşikler çeşitli spektroskopik yöntemler (FTIR, 1H NMR, 13C NMR, LC-MS) kullanılarak karakterize edilmiştir. Fotovoltaik özelliklerin belirlenmesinde, teorik ve deneysel olmak üzere çalışmalar iki grup halinde gerçekleştirilmiştir. Teorik çalışmalarda, yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) kullanılarak, moleküllerin optimize molekül yapısı, sınır orbitalleri (HOMO-LUMO) ve moleküler enerjileri hesaplanmıştır. Tüm teorik hesaplamalar Gauss 09 W programı (B3LYP yöntemi) ile gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmada ise, sentezlenen bileşikler ile ince film güneş pili hücreleri oluşturulup, ölçümler Keitley solar simülatörü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen deney sonuçları ile teorik veriler karşılaştırılmış ve yapıların fotovoltaik özellikleri belirlenmiştir. Hedef moleküller için yapı-fotovoltaik özellik bağıntısı ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

Abstract:
Until now, great progresses have been achieved in solar cell producing technologies. In this period, research and development studies were carried out to reduce the cost and thickness of the used material. The efficiency of produced solar cells is required to meet the cost of its production. For this purpose, solar cells are formed in two forms as organic and inorganic. Despite the use of inorganic solar cells increases over the years, this increase was unable to obtain the desired acceleration due to the very high production and raw material costs. In order to decrease this cost disadvantage, the use of cheaper organic materials instead of the high cost inorganic materials used in the production of solar cell has atracted attention. For this reason researchers have directed their works extensively towards material which can be used in organic solar cells. An organic solar cell is generally a photovoltaic device whose active layer comprises which contain active π conjugated polymers or small molecules. It seems clearly that produced organic photovoltaics will play an important role in the future global demand for energy. For this purpose increasing interest has been formed in recent years on various organic molecules.
In this work, new asymmetric vinylic compounds which can be used in organic solar cells were synthesized. All of the compounds were characterized by various spectroscopic methods (FTIR, 1H NMR, 13C NMR, LC-MS). Determination of the photovoltaic features were achieved in two group studies on theoretical and experimental. In the theoritical studies, density functional theory (DFT) was used to determine the optimize molecular structure of molecules, frontier orbitals (HOMO-LUMO) and molecular energies. All theoritical calculations were performed by Gaussian 09 W (B3LYP method) program.  In experimental studies, thin film solar cells were built by synthesized molecules and measurements were made using a Keitley solar simulator. The experimental results were compared with the theoretical results and the photovoltaic properties of the structures. Molecular structure-photovoltaic properties dependence are explained in detail for target molucules.