Boya temelli güneş pillerine yönelik yeni subftalosiyanin türevlerinin sentezi ve performans çalışmalarının yapılması

Abstract

Subftalosiyaninler (SubPc) 14-elektron sisteminin halka içerisinde delokalize olduğu merkezinde bor atomu içeren üç isoindol üniteden oluşmuş aromatik makro halkalı yapılardır. Merkezde bulunan bor atomunun molekül eksenini belirlemesinden dolayı, subftalosiyaninler diğer aromatik makro halkalı yapılardan farklı olarak düzlemsel değil koni biçimindedirler. Bu yapısal farklılık subftalosiyanin moleküllerinin organik çözgenlerde kümeleşmesini (agregasyon) önler. Subftalosiyaninlerin UV-Vis spektrumlarında, Q ve Soret bant olmak üzere karakteristik iki şiddetli bant gözlenir. 500-700 nm (Q bant) ve 300 nm (Soret-B bant) civarındaki bu absorbsiyon aralıkları subftalosiyaninlerin periferal konumuna bağlanan donör veya akseptör gruplar ile istenilen uygulama alanına göre daha uzun dalga boyuna kaydırılabilir. Bu durum, subftalosiyaninlerin özellikle son yıllarda sıvı kristal, non-lineer optik, organik güneş pilleri ve fotodinamik terapi (PDT) gibi bir çok alanda kullanım alanı bulmasını sağlamıştır. Bu yüksek lisans tez çalışmasında, farklı fonksiyonel gruplar içeren asimetrik yeni subftalosiyaninler sentezlenmiş, foto fiziksel özellikleri araştırılmış ve karakterizasyonları yapılmıştır. Asimetrik subftalosiyaninler periferal konumda iki donör grup ve bir akseptör grup olarak karboksilik asit grubu içermektedir. Subftalosiyaninlerin periferal konumuna bağlanacak farklı gruplar ile molekülün çözünürlüğü, absorbsiyonunun güneş spektrumunda kırmızı bölgeye kayması ve HOMO-LUMO enerji seviyeleri gibi özelliklerinin değiştirilmesi planlanmıştır. Asimetrik subftalosiyanin molekülleri içerdikleri karboksil grubu ile TiO 2 yarı iletkene bağlanarak ve fotosensör olarak boya temelli güneş pillerindeki performansları incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Subftalosiyanin, Boya Temelli Güneş Pilleri.

Subphthalocyanines (SubPcs) are aromatic macrocycles formed by three isoindole units having a delocalized 14 π-electron system around a central boron atom.In the UV-Vis spectrum of SubPcs two intense characteristics bants called Q and Soret bants are observerd.The absorption range of SubPcs ,500-700 nm (Q bant) and 300 nm (Soret-B bant) ,can be shifted to longer wavelength for the desired application areas with bearing donor and acceptor groups located inthe peripheral position. As well as being chemical and thermal stability,due to cone-shaped structure SubPcs don't show aggregation, unlike many aromatic molecules. Consequently, SubPcs have been notable molecules for various applications in many research fields such as organic solar cells, photodyanic therapy, light-emitting diodes, nonlinear optics and liquid crystal especially in recent years. In this study, two different SubPc derivatives which can be used as a photosensor in dye-sensitized solar cells(DSSC) ,bearing carboxylic acid in the peripheral position were synthesized. Synthesized SubPc molecules involve tertiary butyl phenol in the axial position, aromatic and aliphatic two donor groups with different properties and an acceptor ( carboxylic acid) group inthe peripheral position. Binding molecule to the TiO 2 semiconducter surface with carboxylic acid group and modification of the molecule properties such as the solubility ,HOMO-LUMO energy levels and absorption with strong electron donor groups are intended. These synthesized SubPcs used as the photosensor in dye-sensitized solar cells(DSSC) and the solar cell performance determined. Key Words: Phthalocyanine, Subphthalocyanine, DSSC.