D-π-A özellikte asimetrik ftalosiyanin bileşikleri ile güneş hücresi üretimi ve optimizasyonu
Solar cell production and optimization of D-π-A asymmetricphthalocyanine compounds
Yazar: BETÜL KARADOĞAN HEZAM
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM ERDEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Anorganik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Doğal kaynaklardan elde edilen yenilenebilir enerji, sınırsız ve zararsızdır. Enerji kaynaklarına duyulan ihtiyacın her geçen gün artması yenilenebilir enerji kaynaklarının geliştirilmesi ihtiyacını ortaya çıkarmıştır. 1893'te fotovoltaik etkinin keşfi ile başlayarak günümüze kadar gelişmiş ve hala gelişmekte olan güneş enerjisi, dünyadaki en ucuz ve hızlı enerji elde edilebilen kaynaklardandır. Yeni nesil güneş hücrelerinden boya duyarlı güneş hücreleri (DSSC), düşük üretim maliyetine sahip uzun ömürlü hücrelerdir. Bu tez çalışmasında DSSC uygulamalarında boya olarak kullanılmak amacı ile ftalosiyanin bileşikleri sentezlendi. Yapılarında donör, akseptör ve anchor (bağlayıcı) gruplar bulunduracak şekilde tasarlanan ftalosiyanin molekülleri ve bu moleküllerle üretilen boya duyarlı güneş hücreleri ile literatüre katkı sağlamak amaçlandı. 4-([1,1'-bifenil]-4-iloksi) ftalonitril, 4-((4'-siyano-[1,1'-bifenil]-4-il)oksi) ftalonitril, 4-(4-formilfenoksi) ftalonitril, 4-(2,6-bis((l6-oxidaneylidyne)metil)-4-formilfenoksi) ftalonitril ve 4-(3,4,5-trimetoksifenoksi) ftalonitril bileşikleri sentezlenerek simetrik, asimetrik, çinko metalli ve metalsiz ftalosiyaninler sentezlendi. Sentezlenen ftalonitril ve ftalosiyanin bileşiklerinin yapısı FTIR, UV-vis, 1H NMR, MS ve floresans spektroskopisi ile karakterize edildi. Sentezlenen ftalosiyanin bileşiklerinin DSSC üretimi ve ölçümleri gerçekleştirildi. Periferal konumda bulunan sübstitüentlerin hücre verimine etkileri incelendi. Tez çalışmasındaki en yüksek hücre verimi, trimetoksifenoksi donör ve aldehit anchor gruba sahip olan asimetrik çinko metalli P10 ftalosiyanin bileşiği ile %0,76 olarak ölçüldü.

Abstract:
Renewable energy obtained from natural resources is unlimited and harmless. The increasing need for energy resources has revealed the need for the development of renewable energy resources. Starting with the discovery of the photovoltaic effect in 1893, solar energy, which has been developed and still developing until today, is one of the cheapest and fastest energy sources in the world. Dye-sensitized solar cells (DSSC), one of the new generation solar cells, are long-lived cells with low production costs. In this thesis, phthalocyanine compounds were synthesized to be used as dyes in DSSC applications. It was aimed to contribute to the literature with phthalocyanine molecules designed to contain donor, acceptor and anchor groups in their structures and dye sensitized solar cells produced with these molecules. 4-([1,1'-biphenyl]-4-yloxy) phthalonitrile, 4-((4'-cyano-[1,1'-biphenyl]-4-yl)oxy) phthalonitrile, 4-(4-formylphenoxy ) phthalonitrile, 4-(2,6-bis((16-oxidaneylidyne)methyl)-4-formylphenoxy) phthalonitrile and 4-(3,4,5-trimethoxyphenoxy) phthalonitrile compounds were synthesized and symmetrical, asymmetric zinc metal and metal-free phthalocyanines were synthesized. The structure of the synthesized phthalonitrile and phthalocyanine compounds was characterized by FTIR, UV-vis, 1H NMR, MS and fluorescence spectroscopy. DSSC production and measurements of the synthesized phthalocyanine compounds were performed. The effects of peripherally located substituents on cell efficiency were investigated. The highest cell efficiency was measured as 0.76% in this thesis study using the asymmetric zinc metal P10 phthalocyanine compound, which has a trimethoxyphenoxy donor and aldehyde anchor group.