Synthesis, characterization and photovoltaic properties of benzo[c][1,2,5]oxadiazole based conjugated polymers for organic solar cells
Organik güneş pili uygulamaları için benzo[c][1,2,5]okzadiyazol içeren konjüge polimerlerin sentezi, karakterizasyonu ve fotovoltaik özellikleri
- Tez No: 657661
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ ÇIRPAN, DOÇ. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 175
Özet
Bu tezde 2,1,3-benzoksadiyazol türevlerinin donör gruplarla Stille polikondensasyon reaksiyonları ile birleştirilmesi ile altı konjuge polimer sentezlenmiştir. Buna ek olarak, P1 ve P2 için moleküler ağırlığının, P5 için alkil zincir pozisyonunun ve P6 için selenofen ve tiyofen olmak üzere π-köprü gruplarının optik, elektrokimyasal ve fotovoltaik özellikler üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Ayrıca, P3 ve P4'ün alkil zincirleri üzerinde modifikasyonlar, post-polimerizasyon yoluyla işlevselliklerini artırmak için gerçekleştirilmiştir. Polimerlerin elektronik ve optik bant boşlukları P1, P2, P3, P4, P5 ve P6 için sırasıyla 1,83 / 1,81, 1,86 / 1,76, 2,03 / 1,74, 2,07 / 1,74, 1,76 / 1,72 ve 2,10 / 1,71 olarak bulunmuştur. Ayrıca, organik güneş pillerinin aktif katmanına altın nano-partiküllerin eklenmesinin fotovoltaik özellikler üzerindeki etkisi analiz edilmiştir. Sentezlenen polimerler, kızılötesi (IR) spektroskopi, jel geçirgenlik kromatografisi (GPC), termal gravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve UV-Vis-NIR spektroskopisi ile karakterize edilmiştir. Redox davranışları ve polimerlerin elektronik bant boşlukları döngüsel voltametri (CV) yöntemi ile incelenmiştir. Cihaz üretimi ve akım / voltaj özellik ölçümleri, nitrojen dolu bir eldivenli kabin sisteminde gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan cihazlarda elektron akseptörü olarak PC71BM kullanılmış olup, elektron donorü olarak sentezlenen polimerler kullanılmıştır. Gözeler geleneksel mimari olan ITO/ PEDOT:PSS/polimer:PC71BM/LiF/Al kullanılarak oluşturulmuşlardır. Oluşturulan cihazların fotovoltaik özellikleri 100 mW cm-2 aydınlatma altında ölçülmüştür (AM 1.5 G standart aydınlatma). En iyi cihaz performansları P1 için %10,33, P2 için %6,43 ve P5 için %1,63 olarak bulunmuşlardır. P3, P4 ve P6 için optimizasyon süreci halen devam etmektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, six conjugated polymers were synthesized by coupling of 2,1,3-benzoxadiazole derivatives with donor groups via Stille polycondensation reactions. Moreover, the effect of molecular weight for P1 and P2, effect of position of alkyl chain for P5 and effect of π-bridge groups for P6 which are selenophene and thiophene on optical, electrochemical, and photovoltaic properties were investigated. Also, modifications on alkyl chains of P3 and P4 were performed to increase their functionalities via post-polymerization reactions. Electronic and optical band gaps of polymers were found as 1.83/1.81, 1.86/1.76, 2.03/1.74, 2.07/1.74, 1.76/1.72, and 2.10/1.71 respectively for P1, P2, P3, P4, P5, and P6. Furthermore, the effect of the addition of gold nanoparticles to the active layer of organic solar cells on photovoltaic properties was analyzed. Synthesized polymers were characterized by infrared (IR) spectroscopy, gel permeation chromatography (GPC), thermal gravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimeter (DSC) and UV-Vis-NIR spectroscopy. Redox behaviors and electronic band gaps of polymers were investigated by the cyclic voltammetry (CV) method. Device production and current/voltage property measurements were carried out in a nitrogen-filled glovebox system. While PC71BM was the acceptor unit, synthesized polymers were donor units for the conventional type device structure of ITO/PEDOT:PSS/polymer:PC71BM/LiF/Al. Photovoltaic properties of constructed devices were measured under 100 mW cm-2 illumination (standard illumination of AM 1.5 G). Best device performances were found as 10.33% for P1, 6.43% for P2 and, 1.63% for P5. The optimization process is still in progress for P3, P4, and P6.
Benzer Tezler
- Perovskit güneş hücresi için p-tipi konjuge polimer sentezi ve uygulaması
Synthesis and its application of p-type conjuge polymer for perovskite solar cell
NEFİSE DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Enerjiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA CAN
- Boya duyarlı güneş pilleri için ftalosiyanin boyaların geliştirilmesi
Development of phthalocyanine dyes for dye sensitive solar cells
YİĞİT CAN DEMİRCİ
- Yeni fonksiyonel kromik malzemelerin sentezi özellikleri ve uygulamaları
Synthesis properties and applications of novel functional chromic materials
MELEK PAMUK ALGI
Doktora
Türkçe
2012
KimyaÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ATİLLA CİHANER
- Synthesis, photophysical properties and ofet application of thienothiophene and benzothiadiazole based donor-π-acceptor-π (D-π-A-π) type conjugated polymers
Tiyenotiyofen ve benzotiyadiazol esaslı donör-π-alıcı-π (D-π-A-π) tipi konjuge polimerlerin sentezi, fotofiziksel özellikleri ve ofet uygulaması
SERRA EBRU ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURAN ÖZTÜRK