Synthesis, characterization and application of new organic electroactive molecules for photovoltaic devices

Abstract

PEDOT: PSS asidik özelliğiyle ITO'nun indiyum atomlarını çözer ve indiyum atomları bir organik güneş pilinde aktif katmanda dağılır. Bu olay, güneş pil veriminde azalmaya neden olur. Aynı şekilde SAM (kendiliğinden organize tek katman) molekülleri boşluk transfer katmanı olarak kullanılabilir. Bu tezde, SAM moleküllerinin donor tabakanın absorbsiyonunu engellememek için görünür bölgede absorbsiyon yapmaması istenmiştir. Ayrıca, SAM moleküllerinin HOMO enerji seviyesi aktif tabakanın HOMO enerji seviyesi ile ITO'nun iş fonksiyonu arasında olmalıdır. Buradan yola çıkarak bu tezde görünür bölgede absorbsiyon yapmayan, uygun HOMO enerji seviyeli SAM molekülleri sentezlendi. Diğer yandan, sentezlenen moleküller ile oluşturulacak güneş hücrelerinde seri direnç standarda göre azalırken paralel direncin artması hedeflenmektedir.Boya duyarlı güneş hücreleri kolay ve düşük maliyetli üretimleri ile silikon güneş hücrelerine alternatif olmaktadır. Güneş ışığını absorblamakla görevli boya, boya duyarlı güneş hücresinin en önemli parametrelerinden biridir. Metal içermeyen organik boyalar, boya duyarlı güneş hücrelerinde güneş enerjisini elektriğe döndürmede kullanılan çevre duyarlı yapılardır. Boya için en önemli parametrelerden biri güneş enerjisini verimli bir şekilde soğurmaktır. Boya tüm güneş spektrumunu absorblarsa daha fazla enerji hasat edilir. Ayrıca boyanın enerji seviyeleri de boşluk iletim malzemesi ve TiO2 ile uyumlu olmalıdır. Bu bağlamda bu tez çalışmasında güneş spektrumunda UV-görünür bölgeyi absorplayan ve uygun HOMO-LUMO seviyelerine uygun boyalar sentezlenip uygulamaları yapıldı.

PEDOT:PSS is with its acidic property solves the indium atoms from ITO and indium atoms diffuses in active layer in an organic solar cell. This event causes an decreasing in solar cell efficiency. In the same strategy, SAM molecules can be used as hole injection layer. On the other hand MoO3 can be used as anode buffer layer. In this thesis it is wanted to make SAM molecules have to not absorb visible range of solar spectrum for the efficient harvesting of solar energy by donor molecule. Otherwise the HOMO level of SAM molecule have to be between work function of ITO and HOMO level of donor molecule. In this way SAM molecules which don't absorb the visible range of solar spectrum and with the suitable HOMO levels were designed, and applied on organic solar cell. On the other hand, while the series resistance in the solar cells to be formed with the synthesized molecules decreases according to the standard, parallel resistance increase is aimed.DSSCs were proposed instead of silicon solar cells with their easy production and low cost fabrication. The photosensitizer which is liable for the visible and near-infrared utilization of the solar light, is one of the basic components of the DSSCs. Metal free organic dyes can be thought as an alternative for the solar energy to electricity conversion in DSSCs. One of the important parameter for the dye is harvesting solar energy efficiently. If the dye absorbs all solar spectrum more energy could be harvested. Furthermore, the energy levels of dye has to be suitable with TiO2 and hole transport material. On the basis of this we designed two metal free organic dyes for DSSC, absorbing uv-visible range of solar spectrum and having proper HOMO-LUMO levels, were designed, and applied on dye sensitized solar cell.