Optical and electrochemical properties of benzotriazole and benzodithiophene containing alternating copolymers
Benzotriazol ve benzoditiyofen içeren alternatif kopolimerlerin optik ve elektrokimyasal özellikleri
- Tez No: 664684
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ ÇIRPAN
- 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: 103
Özet
İnsanlığın talepleri artan nüfusla birlikte her geçen gün değişmekte ve artmaktadır. Dünyadaki en önemli ihtiyaçlardan biri enerjidir; ancak sadece enerji değil, küresel kirlilik nedeniyle yenilenebilir enerji de bir zorunluluktur. Sonuç olarak, organik fotovoltaik cihazlar son yıllarda geliştirilmekte ve araştırılmaktadır. Bu çalışmada, organik fotovoltaik cihazlarda kullanılması için farklı π-köprülere sahip iki yeni donör-akseptör (D-A) tipi kopolimer tasarlanmış ve sentezlenmiştir. Bu çalışmada, akseptör ünitesi olarak benzotriazol, donör birim olarak alkoksifenil ikameli benzoditiyofen, π-köprüleri olarak da selenofen ve tiyofen içeren polimerler sentezlenmiştir. Sentezlenen polimer P1 ve P2'nin karakteristik özellikleri elektrokimyasal, optik, spektroelektrokimyasal ve kinetik çalışmalarla araştırılmıştır. Optik bant boşlukları P1 ve P2 için 1.83 eV ve 1.81 eV olarak bulunmuştur. Ayrıca, P1'in HOMO ve LUMO enerji seviyeleri -5.25 eV/ -3.34 eV olarak kaydedilmiştir; P2'nin HOMO ve LUMO enerji seviyeleri sırasıyla -5.38 eV/ -3.48 eV olarak kaydedilmiştir. P1 ve P2'nin elektronik bant aralığı değerleri 1.91 eV ve 1.90 eV olarak hesaplanmıştır. Polimerler, yığın heterobağlantılı organik fotovoltaik cihazların aktif katmanında donör malzemeler olarak ve PC71BM akseptör malzeme olarak kullanılmıştır. P1 ve P2 tabanlı organik güneş pillerinin fotovoltaik özellikleri ITO / PEDOT: PSS / Polimer: PCBM / LiF / Al cihaz yapısı ve standart AM 1.5 G aydınlatma (100 mW / cm2) altında incelenmiş ve ölçülmüştür. En yüksek güç dönüştürme verimi P1 için 4.39 mA/cm2 JSC, 0.71 V VOC ve % 45 FF değerleri ile % 1,40 olarak kaydedilmiştir. P2 içeren yığın heterobağlantılı güneş pili cihazının en yüksek güç dönüşüm verimliliği, 9.67 mA/cm2 JSC, 0.71 V VOC ve % 52 FF değerleri ile % 3.57 olarak kaydedilmiştir.
Özet (Çeviri)
The demands of humanity are changing and enhancing day by day with the increasing population. One of the most significant needs is energy in the world; but not only energy is a requirement, but also green energy is a necessity due to global pollution. As a result, organic photovoltaic devices have been developed and investigated in recent years. In this study, two new donor-acceptor (D-A) type copolymers with different π-bridges were designed and synthesized for organic photovoltaic devices. In this study, polymers contain benzotriazole moiety as the acceptor unit, alkoxyphenyl substituted benzodithiophene moiety as the donor unit with selenophene and thiophene as the π-bridges were synthesized. The characteristic features of synthesized polymers P1 and P2 were investigated via electrochemical, optical, spectroelectrochemical and kinetic studies. The optical band gaps were found as 1.83 eV and 1.81 eV for P1 and P2, correspondingly. Moreover, HOMO and LUMO energy levels of P1 were recorded as -5.25 eV/ -3.34 eV; HOMO and LUMO energy levels of P2 were recorded as -5.38 eV/-3.48 eV, respectively. The electronic band gap (Egel) values of P1 and P2 were calculated as 1.91 eV and 1.90 eV. The polymers were used as the donor materials and PC71BM as the acceptor material in the active layer of bulk heterojunction organic photovoltaic devices. The photovoltaic features of P1 and P2 based organic solar cells were examined ITO/PEDOT:PSS/Polymer:PCBM/LiF/Al device structure and measured under standard AM 1.5 G illumination (100 mW/cm2). The highest power conversion efficiency was recorded as 1.40% with a JSC of 4.39 mA/cm2, a VOC of 0.71 V and a FF of 45% for P1. The highest power conversion efficiency of bulk heterojunction solar cell device based on P2 was recorded as 3.57% with a JSC of 9.67 mA/cm2, a VOC of 0.71 V and a FF of 52%.
Benzer Tezler
- Investigation of the effect of heteroatom and integration of boron on benzodithiophene and pyrazine containing conjugated polymers for photovoltaic applications
Fotovoltaik uygulamalar için benzoditiyofen ve pirazin içeren konjüge polimerlerde heteroatom ve bor entegrasyonu etkisinin incelenmesi
YEŞİM ABACIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ÇIRPAN
DR. SEDAT SÜRDEM
- Syntheses and investigation of optoelectronic properties of benzothiadiazole and benzotriazole containing conjugated polymers
Benzotiyadiazol ve benzotriyazol içeren konjuge polimerlerin sentezi ve optoelektronik özelliklerinin incelenmesi
DUYGU KELEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ÇIRPAN
DOÇ. DR. YASEMİN ARSLAN UDUM
- Investigation of optoelectronic properties of benzotriazole and thiazole bearing conjugated polymers
Benzotriazol ve tiyazol içeren konjuge polimerlerin optoelektronik özelliklerinin incelenmesi
HAKAN ÜNAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ÇIRPAN
- Syntheses of benzodithiophene and thienopyrroledione containing conjugated random polymers as components for organic solar cells
Benzoditiyofen ve tiyenopiroldiyon içeren rastgele konjüge polimerlerin organik güneş hücreleri için sentezi
ÖZGE AZERİ
- Synthesis of bistriphenylamine and benzodithiophene based random conjugated polymers for organic photovoltaic applications
Bistrifenilamin ve benzoditiyofen bazlı rastgele konjüge polimerlerin organik fotovoltaik uygulamalar için sentezi
ASLI ÇETİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ÇIRPAN