Rational molecular design enables efficient organic solar cells and organic light emitting devices
Verimli organik güneş pilleri ve organik ışık yayan cihazlar için akılcı molekülerin tasarımı
- Tez No: 779403
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ ÇIRPAN, PROF. DR. LEVENT KAMİL TOPPARE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Güneş pilleri, Işık yayan diyot, Termal aktif gecikmeli floresans, Solar cells, Light emitting diode, Thermal active delayed fluorescence
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Organik konjuge polimerler ve organik küçük moleküller, önümüzdeki yıllarda dünyanın en kritik zorluklarından biri olan temiz enerji üretimini karşılama konusunda büyük bir potansiyele sahiptir. Yarı iletken özellikleri nedeniyle organik konjuge moleküller, düşük maliyetli, hafif ve esnek olmaları nedeniyle organik güneş pilleri (OSC'ler) ve organik ışık yayan diyotlar (OLED'ler) gibi temiz enerji uygulamaları için umut verici adaylardır. Bu çalışma, verimli OLED'ler ve OSC'ler için akılcı moleküler tasarımı kapsar. İlk bölüm, benzotiyadiazolün mono-flor eklenmesinin ve alkoksi grubunun alkiltienil ile değiştirilmesinin yığınsal heteroeklem (BHJ) OSC'lerin performansı üzerindeki etkisini kapsar. Random polimerler taşıyan üç benzoditiyofen (BDT) ve tieno[3,4-c]pirol-4,6-dion (TPD) arasında, en iyi performans gösteren cihaz (P-FBDT), %9,21'lik bir güç dönüştürme verimliliği (PCE) sergiler: %60'lık bir doldurma faktörü (FF) ve 15,4 mA/cm2 kısa devre akım yoğunluğu (JSC). İkinci bölüm, konjuge sistemlerde termal olarak aktive edilmiş gecikmeli flüoresansın (TADF) gözlemlenmesini içerir. Spin-orbital eşleşme sabitinin etkisi, donör ünitesine Selenyum atomunun dahil edilmesiyle gösterilmiştir. Bu çalışmada, sırasıyla yeşil, mavi ve sarımsı yeşil renklerde üç farklı ışık yayan malzemeler (SeDF-G, SeDF-B ve SeDF-YG) kullanılarak üç farklı OLED üretilmiştir. SeDF-G tabanlı TADF OLED'ler ile maksimum harici kuantum verimliliği (EQE) %30,8 ve maksimum lümen 17000 cd/m2'dir. Üçüncü bölümde, fotoaktif katmanda UV-VIS'de ışığı soğurma spektrumları tamamlayıcı olan iki polimer elektron verici (P1 ve PTB7-Th) olarak kullanılarak çok eklemli OSC'ler üretildi. Işığın daha fazla soğurulması ile artan kısa devre akım yoğunluğu (JSC), cihaz verimliliğinde bir artışa yol açmıştır.
Özet (Çeviri)
Organic conjugated polymers and organic small molecules have great potential to meet one of the world's most critical challenges, clean energy production, in the following decades. Owing to their semiconducting properties, organic conjugated molecules are promising candidates for clean energy applications such as organic solar cells (OSCs) and organic light-emitting diodes (OLEDs) due to their low cost, lightweight, and flexibility. This study covers the rational molecular design for efficient OLEDs and OSCs. The first chapter covers the effect of mono-fluorine substitution of benzothiadiazole and replacing the alkoxy group with alkylthienyl on the performance of bulk-heterojunction (BHJ) OSCs. Among three benzodithiophene (BDT) and thieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione (TPD) bearing random polymers, the best-performing device (P-FBDT) exhibits a power conversion efficiency (PCE) of 9.21% with a fill factor (FF) of 60%, and 15.4 mA/cm2 short circuit current density (Jsc). The second chapter includes the observation of thermally activated delayed fluorescence (TADF) in conjugated systems. The effect of spin orbit coupling was demonstrated with the incorporation of a Selenium atom into the donor unit. In this study, three different OLEDs were produced using three different emitters (SeDF-G, SeDF-B, and SeDF-YG) with green, blue, and yellowish-green colors, respectively. The maximum external quantum efficiency (EQE) is 30.8%, and the maximum lumen is 17000 cd/m2 with SeDF-G based TADF OLEDs. In the third part, ternary OSCs were produced by using two polymer donors (P1 and PTB7-Th) whose absorption spectra were complementary in UV-VIS in the photoactive layer. Increasing JSC with increased absorption caused an increase in device efficiency.
Benzer Tezler
- İletken anilin, triflorometil-anilin ve diamino-disiyano-antrakinon polimerlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of conductive aniline, trifluoromethyl aniline, and diamino-dicyano anthraquinone polymers
SEVİL GÜNERALP
- RDX 'ın detonasyonunda farklı zeminler üzerinde oluşturacağı kraterlerin sayısal değerlendirilmesi
Numerical evaluation of craters formed by RDX on different ground during detonation
İRFAN ÖZSOY
- Leveraging molecular simulations and machine learning to assess gas adsorption and separation performances of MOF, COFs, IL/MOF, and IL/COF composites
MOF, COF, IL/MOF ve IL/COF kompozitlerinin gaz adsorpsiyon ve ayırma performanslarını değerlendirmek için moleküler simülasyonlar ve makine öğrenmesinin kullanılması
HASAN CAN GÜLBALKAN
Doktora
İngilizce
2025
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDA KESKİN AVCI
PROF. DR. ALPER UZUN
- Development of coordination polymer and/or nanocrystal based smart materials as sensor and micropollutant removal agent
Koordinasyon polimer ve/veya nanokristal tabanlı akıllı malzemelerin sensör ve mikro kirletici giderme ajanı olarak geliştirilmesi
NİDA ÜK
Doktora
İngilizce
2025
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CANER ÜNLÜ
- Giydirme cephe çift cam ünitelerinde rasyonel boyut seçimi
Selection of rational sizes for double glazing units in curtaion walls
NECMETTİN MURAT AYGÜN
