Güneş pillerinde elektrolit olarak görev yapacak iletken polimerlerin sentezi

Abstract

Bu tez çalışmasında organik güneş pillerinde kullanılabilecek üç farklı türde orjinal iletken polimerler (Tiyofen-Perilen, Perilen-Karbazol, Tiyofen-Karbazol) sentezlenmiştir. Sentezlenen tüm çıkış bileşiklerinin ve sonuç ürünlerinin yapılarının belirlenmesi 1H-NMR ve FT-IR spektrofotometre ölçümleri ile yapılmıştır. Polimerlerin termal dayanımları TGA (termogravimetrik analiz) ölçülerinden, Molekül Ağırlığı Dağılımları (PDI) ise büyüklükçe ayırma kromatografisi (SEC) ölçümleri ile belirlenmiştir. Bir iletken polimerin fotovoltaik teknolojiye uygulanabilmesi için ilk önce temel hal enerji seviyesi (HOMO) ve uyarılmış hal enerji seviyesinin (LUMO) belirlenmesi gerekmektedir. Bu kapsamda iletken polimerlerin optik band boşluğu değeri UV-Vis absorbsiyon spektrumlarından, elektrokimyasal band boşluğu değeri ise döngüsel voltametri (CV) ölçümlerinden belirlenmiştir. Fotovoltaik teknoloji için ikinci ve en önemli husus ise iletken polimerin kontrollü ve etkili elektron transferi yapabilmesidir. Sentezlenen iletken polimerlerin UV-floresans ölçümleri alınarak, UV-Vis ve CV ölçümleriyle beraber değerlendirilmesi sonucunda elektron transfer mekanizmaları belirlenmiştir. Son olarak üç farklı türdeki iletken polimer için organik güneş pili denemeleri yapılmıştır. Elde edilen verimler düşük olsa da farklı pil konfigürasyonları ve molekül üzerinde yapılacak bazı modifikasyonlar ile verimin yukarıya çekilebileceği düşünülmektedir.

In this thesis, three novel conducting polymers which can be used in organic solar cells were synthesized (thiophene-perylene, carbazole-perylene, thiophene-carbazole). Structural characterizations of synthesized compounds were idetified by using FT-IR and 1H-NMR spectrophotometer. Thermal stabilities and molecular weight determination of these polymers were determined via thermogravimetric analysis (TGA) and size exclusion chromatography (SEC), respectivelly. Initially, the HOMO and the LUMO levels of the conductive polymers must be determinated to apply them in PV technologies. For this purpose, the optical and electrochemical band gap values of conductive polymers were calculated via UV-Vis absorption spectrums and the of the conductive polymers were calculated via cyclic voltammetry measurements. However, the most important point for the PV technologies is the conductive polymers must make an effective and controlled electron transfer. Electron transfer mechanisms of synthesized conductive polymers are determined by utilizing UV-fluorescence, UV-Vis and cyclic voltammetry measurements. Consequently, three different types of conductive polymers were used in organic solar cells applications. Despite of low efficiencies, it is predicted that efficiencies can be increased via different cell configurations and modification on the molecules.