Naftakinon türevi bileşiklerin boya duyarlı güneş pili performanslarının hesaplamalı incelenmesi

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Sivas Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Fakültesi, Kimya Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: SEÇİL SARI

Danışman: Nihat Karakuş

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez çalışmasında, boyaya duyarlı güneş pillerinde (BDGP) kullanılan 6 tane donör (D)-π-köprü-akseptör (A) tipi 2-Hidroksi-1,4-naftakinon türevleri ve (TiO2)5 komplekslerinin elektronik yapıları, kuantum kimyasal parametreleri ve absorpsiyon spektrumları Yoğunluk Fonksiyonel Teori (DFT) ve Zamana Bağlı Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (TD-DFT) metotları kullanılarak B3LYP seviyesinde teorik olarak çalışıldı. Tüm hesaplamalar Linux tabanlı Gaussian 16 AML64L-Revision-C.01 paket programıyla gerçekleştirildi. Etanol fazındaki hesaplamalar Polarizable Continuum Model (PCM) kullanılarak aynı teori seviyesinde gerçekleştirildi. Hesaplamalarda, her bir boya ve (TiO2)5 kompleksleri için BDGP tasarlamasında kullanılan ve fotovoltaik açıdan önemli olan, EHOMO ve ELUMO enerji değerlerine bağlı olarak elde edilen kuantum kimyasal parametreler belirlendi. Çalışılan duyarlaştırıcı boyaların BDGP'lerinin performansına π -köprüsü olarak görev yapan fenil halkasına bağlı elektron salıcı (-CH3, ve -OCH3) ve çekici grupların (-Cl ve -Br) etkisi değerlendirildi. Sonuçlar π -köprüsüne bağlı elektron salıcı grupların fenil halkasındaki konjugasyonu artırdığı ve HOMO-LUMO enerji farkını azalttığını gösterdi. Elektron salıcı grupları içeren 2-Hidroksi-1,4-naftakinon türevlerinin BDGP'lerin performansını artırdığı ve BDGP'lerinin tasarımında tercih edilebileceği belirlendi. Deneysel olarak elde edilen ve BDGP'lerin performansının tanımlanmasında kullanılan kısa devre akım yoğunluğu (Jsc), açık devre gerilimi (Voc), dolum faktörü (FF), fotovoltaik dönüşüm verimleri (PCE) fotovoltaik parametrelerle hesaplamalı sonuçlar karşılaştırıldı ve değerlendirildi. Ek olarak, TiO2 yarı iletken yüzeyine elektron enjeksiyonunun değerlendirilmesinde önemli olan enerji değerleri ve parametreler hesaplandı. Sonuçlar elektron çekici bağlı gruplarla karşılaştırıldığında elektron salıcı bağlı grupların daha iyi fotovoltaik parametreler sağladığı gösterdi. Elde edilen mevcut deneysel ve hesaplamalı veriler arasında iyi bir uyumun olduğunu gösterdi.