Çok fonksiyonlu materyaller: Donör- akseptör tipi konjuge polimerler ve fotovoltaik uygulamaları
Multy-functional materials: Donor- acceptor type conjugated polymers and their fotovoltaic applications
Yazar: HAKAN BİLGİLİ
Danışman: DOÇ. DR. ŞERAFETTİN DEMİÇ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry

Özet:
Bu doktora tezi kapsamında hacimsel heteroeklem organik güneş hücresi üretiminde kullanılan 6 tane donör-akseptör tipi iletken polimer sentezi gerçekleştirilmiştir ve güneş hücresi uygulamaları yapılmıştır. Sentezlenen donör-akseptör polimer yapılardan 5 tanesi orijinal olup, bir tanesi literatürde bilinmekte ve kullanılmaktadır. sıkça kullanılan polimer yapıdır. Yapılarda üç farklı tip donör ile 2 farklı tip akseptör birim kullanılmıştır. Sentezlenen polimerler hacimsel heteroeklem organik güneş hücresi üretiminde aktif tabakada donör polimerik yapı olarak kullanılan P3HT'ye alternatif olarak tasarlanmıştır. Sentezlenen polimerin yapısal karakterizasyonları 1H NMR spektroskopisi, optik ve elektrokimyasal özellikleri ise UV-Vis absorbsiyon spektroskopisi, fluoresans spektroskopisi ve döngüsel voltammetri (CV) teknikleri kullanılarak yapılmıştır. 
	Sentezlenen polimer yapıların isimleri; 3,6-di-tert-butil-9-{4-[2-{3'-hekzil-5'-[7-(3-hekzil-5-metil-2-tiyenil)-2,1,3-benzotiyadiazol-4-il]-2,2'-bitiyen-5-il}-5-(5'-metil-2,2'-bitiyen-5-il)-1H-pirol-1-il]fenil}-9H-karbazol  (SNS-TBT), 3,6-di-tert-butil-9-{4-[2-{3'-hekzil-5'-[7-(3-hekzil-5-metil-2-tiyenil)-2,1,3-benzoselenidiazol-4-il]-2,2'-bitiyen-5-il}-5-(5'-metil-2,2'-bitiyen-5-il)-1H-pirol-1-il]fenil}-9H-carbazole   (SNS-TBSeT),  4-[5-(9,9-dioktil-7-fenil-9H-fluoren-2-il)-4-hekil-2-tiyenil]-7-(4-hekzil-5-fenil-2-tiyenil)- 2,1,3-benzotiyadiazol (F8-TBT),  4-[5-(9,9-dioktil-7-fenil-9H-fluoren-2-il)-4-hekzil-2-tiyenil]-7-(4-hekzil-5-fenil-2-tiyenil)- 2,1,3-benzoselenidiazol (F8-TBSeT),   4-[4-hekzil-5-(7'-fenilspiro[siklododekan-1,9'-fluoren]-2'-il)-2-tiyenil]-7-(4-hekzil-5-fenil-2-tiyenil)-2,1,3-benzotiyadiazol (SF12-TBT),  4-[4-hekzil-5-(7'-fenilspiro[siklododekan-1,9'-fluoren]-2'-il)-2-tiyenil]-7-(4-hekzil-5-fenil-2-tiyenil)-2,1,3-benzotiyadiazol (SF12-TBSeT)
	 Sentezlenen donör-akseptör yapılar hacimsel heteroeklem güneş hücresinde donör bileşen olarak kullanılmıştır. Üretilen hücre yapıları ITO/PEDOT:PSS/POLİMER-PC71BM/LiF/Al dizini şeklinde hazırlanmıştır. Hücrelerin standart ölçüm şartlarında akım-gerilim (I-V) eğrileri kullanılarak ve gelen ışığın akıma dönüşüm verim (IPCE)`leri belirlenerek fotovoltaik parametreleri belirlenmiştir.
Sonuç olarak en yüksek verimi SF12-TBT (% 3,76), en düşük verimi ise SNS-TBT (% 0,082) bileşiklerinin verdiği belirlenmiştir.
Anahtar sözcükler: iletken polimer, hacimsel heteroeklem organik güneş hücresi, PEDOT:PSS, ITO, döngüsel voltammetri, donör-akseptör.

Abstract:
In this PhD thesis, six donor-acceptor type semiconductor polymers have been synthisized to use in bulk heterojunction solar cells as p-type material. Five of synthisized polymers are new and one of them is from the literature. To obtain polymers, three p-type and two n-type monomers have been synthisized. Structural characterizations of the polymers have been carried out with 1H-NMR spectroscopy. Optic and electrocemical proterties of the polymers have been determined by using UV-Vis absorbtion and fluorescence spectroscopy and cyclic voltammetry respectevly. 
		The synthesized donor-acceptor type polymers were 3,6-di-tert-butyl-9-{4-[2-{3'-hexyl-5'-[7-(3-hexyl-5-methyl-2-thienyl)-2,1,3-benzothiadiazol-4-yl]-2,2'-bithien -5-yl}-5-(5'-methyl-2,2'-bithien-5-yl)-1H-pyrrol-1-yl]phenyl}-9H-carbazole (SNS-TBT), 3,6-di-tert-butyl-9-{4-[2-{3'-hexyl-5'-[7-(3-hexyl-5-methyl-2-thienyl)-2,1,3-benzoselenadiazol-4-yl]-2,2'-bithien-5-yl}- 5-(5'-methyl-2,2'-bithien-5-yl)-1H-pyrrol-1-yl]phenyl}-9H-carbazole (SNS-TBSeT), 4-[5-(9,9-dioctyl-7-phenyl-9H-fluoren-2-yl)- 4-hexyl-2-thienyl]-7 -(4-hexyl-5-phenyl-2-thienyl)-2,1,3 benzothiadiazole (F8-TBT), 4-[5-(9,9-dioctyl-7-phenyl-9H-fluoren-2-yl) -4-hexyl-2-thienyl]-7 -(4-hexyl-5-phenyl-2-thienyl)- 2,1,3-benzoselenadiazole (F8-TBSeT),   4-[4-hexyl-5-(7'-phenylspiro[cyclododecane-1,9'-fluoren]-2'-yl) -2-thienyl]-7- (4-hexyl-5-phenyl- 2-thienyl)-2,1,3-benzothiadiazole (SF12-TBT),  4-[4-hexyl-5-(7'-phenylspiro[cyclododecane-1,9'-fluoren] -2'-yl)-2-thienyl]-7 -(4-hexyl-5-phenyl-2-thienyl) -2,1,3-benzoselenadiazole (SF12-TBT). 
	Synthisized polymers have been used in bulk heterojunction solar cell application as a donor. Geometry of the fabricated cells were ITO/PEDOT:PSS/POLYMER-PC71BM/LiF/Al. Photovoltaic performance parameters of the devices have been determined by using I-V measurments.
	The results indicated that the highest and the lowest power conversion efficiencies have been obtained with the device of SF12-TBT (% 3,76) and the device of SNS-TBT (% 0,082) respectively.
Key Words: conducting polymer, Bulk heterojunction solar cell, cyclic voltammetry, donor-acceptor type polymers.