4,5-diazafluoren-9-on esaslı kobalt (II/III) redoks aracının boya duyarlı güneş pillerindeki performansları
Dye-sensitized solar-cells performance of 4,5-diazafluoren-9-one based cobalt (II/III) redox mediator
Yazar: MELİKE ARSLAN FAİDECİ
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM ERDEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry

Özet:
Güneş enerjisi sistemleri, fotovoltaik de dahil olmak üzere, gelişme ve sanayileşmede hızlı bir artışa işaret ediyor ve yenilenebilir enerji araştırmaları alanında çok önemli bir yere sahiptir.  Boyaya duyarlılaştırılmış güneş pilleri (DSSC) kısmen fotosentez taklit edilerek doğrudan güneş ışığını elektriğe dönüştürerek benzersiz bir fotovoltaik teknoloji haline getirir. Redoks çiftleri, DSSC'lerde fotoakımı ve fotovoltajı belirlemede önemli bir rol oynamaktadır. Fotoakımı devam ettirmek için, oksitlenmiş boyanın redoks çiftleri tarafından indirgenmesi, TiO2 ve oksitlenmiş boya arasındaki elektron geri transferinden çok daha hızlı olmalıdır. DSSC'lerin bulunmasından bu yana, iyodür/ tri-iyodür redoks çifti geleneksel olarak redoks aracı olarak kullanılmıştır. Bununla birlikte, I- / I3- redoks sistemi, redoks potansiyeli ve boya redoks potansiyeli arasında bir uyuşmazlığa sahiptir. Ek olarak, aşındırıcılık ve görünür ışık emiliminde sorunlar olabileceği de gözlemlenmiştir. Bu dezavantajlar, daha iyi pozitif redoks potansiyelleri olan tek elektronlu kobalt kompleksleri ile giderildi ve bu da iyileştirilmiş bir fotovoltaj ile sonuçlandı. 
Bu çalışmada yeni 4,5-Diazafluorene-9-on (dafo) içeren, [Co(dafo)3]2+/3+ komplekslerinin sentezi ve fotovoltaik ölçümleri incelendi. Fotovoltaik ölçümlerde redoks çifti üzerine farklı çözücülerin, yarı iletkenlerin ve karşıt elektrotların etkisi araştırıldı.  Co+ 2/Co+3 komplekslerinin yapıları FTIR, UV-Vis, H-NMR ve MS ile incelendi. 
[Co(dafo)3]2+/ 3 +  kompleksinin fotovoltaik ölçümleri, kalibre edilmiş silikon fotodiyot ile üretilen 1-güneş yoğunluğu (100 mW/cm2) altında gerçekleştirildi. Elde edilen sonuçlara göre, en iyi verimler C4 ve C7 elektrolitlerinin uygulanmasıyla sırasıyla %0.3 ve %0.11 olarak elde edildi.

Abstract:
Solar energy systems, including photovoltaics, show a rapid increase in development and industrialization and constitute to a very significant part in the field of renewable energy researches. Dye-sensitized solar cells (DSSC) achieve direct sunlight-to-electricity conversion by partially mimicking photosynthesis, rendering it a unique photovoltaic technology. Redox mediators play a major role determining the photocurrent and the photovoltage in DSSCs. To maintain the photocurrent, the reduction of oxidized dye by the redox mediator should be significantly faster than the electron back transfer between TiO2 and the oxidized dye. Since the discovery of DSSCs, the iodide/tri-iodide redox couple has been conventionally used as the redox mediator. However, I-/ I3- redox system has a mismatch between its redox potential and dye redox potential. In addition, it has been observed that there may be problems of corrosiveness and visible light absorption. These disadvantages were overcome with one-electron-transfer cobalt complexes with more positive redox potentials, which resulted in an improved photovoltage.
In this work, synthesis and photovoltaic measurements of novel [Co(DAFO)3]2 +/3+ complexes containing 4,5-Diazafluorene-9-one (DAFO) were analyzed. The effect of photovoltaic measurements on different solvents, semiconductors and counter electrodes was investigated. The structures of Co+2/Co+3 complexes were examined by FTIR, UV-Vis, H-NMR and MS. Co+2/Co+3 complexes photovoltaic measurements were performed under 1-sun intensity (100 mW/cm2) which genereted by calibrated silicon photodiode. As a results, the solar energy conversion efficiency of C4 and C7 electrolytes were 0.3% and 0.11% are the best efficiency of this study.