26280

بررسي محاسباتي تاثير گروه هاي دهنده و پذيرنده بر روي خواص سلول هاي خورشيدي حساس شده با رنگدانه پريلين

كارشناسي ارشد

شيمي معدني

1398

1400/12/17

دكتر محبوبه رباني

دانشكده شيمي

سلول هاي خورشيدي توانايي تبديل انرژي خورشيدي به انرژي الكتريكي را دارند كه يك پديده فيزيكي و شيميايي است. اين سامانه ها توان لازم را براي تجهيزات الكتريكي و يا انرژي ورودي به شبكه برق عمومي تامين مي‌كنند. يكي از اين نوع سامانه ها، سلول هاي خورشيدي حساس شده با رنگدانه هستند. براي بررسي خواص سلول¬هاي خورشيدي حساس شده با رنگدانه مي توان از شيمي محاسباتي بهره گرفت. در اين پايان نامه هندسه ساختار رنگدانه ي پريلين(P) با دو گروه دهنده D1 كه داراي اتم نيتروژن و دو حلقه بنزن كه هر يك داراي گروه CH3 مي باشند و دهنده ي D2 كه داراي يك حلقه بنزن كه داراي گروه OCH3 است، همچنين شش گروه پذيرنده A0-A5 كه تمام اين پذيرنده ها داراي اتصال دهنده ي COOH بوده، در سلول هاي خورشيدي حساس شده به رنگدانه توسط روش هاي محاسباتي مورد مطالعه قرار گرفته اند. طيف جذبي الكتروني به وسيله روش TD-DFT با تابع و مجموعه پايه CAM-B3LYP/6-31G(d) بررسي شده است و براي بررسي اثر حلال تتراهيدروفوران بر روي هندسه ساختار الكتروني و ديگر خصوصيات مولكول با روش PCM مورد بررسي قرار گرفته اند. براي بررسي تراز HOMO-LUMO در محيط گازي و حلال آناليز NBO به¬كار گرفته شده است. با انجام محاسبات دو رنگدانه PD1A4 و PD2A4 كانديدهاي مناسبي براي به كار بردن در سلول خورشيدي مبتني بر رنگدانه هستند. بيشينه جذب در اثر انتقال الكترون اوربيتال مولكولي HOMO به تراز LUMO براي رنگدانه PD1A4 با قدرت نوسان كنندگي f=1.77 در طول موج 501.69 نانومتر و براي رنگدانه PD2A4 بيشينه جذب در اثر انتقال الكترون اوربيتال مولكولي HOMO به تراز LUMO با قدرت نوسان كنندگيf=2.4181 و طول موج 486.48 مي¬باشد. همچنين قدرت دريافت نور براي رنگدانه¬هاي PD1A4 و PD2A4 به ترتيب 0.989 و 0.998 گزارش شده است.

1401/01/09

Computational study of the effect of donor and acceptor groups on the properties of perylene dye-sensitized solar cells

3/8/2023 12:00:00 AM

Solar cells have the ability to convert solar energy into electrical energy, which is a physical and chemical phenomenon. These systems provide the required power for electrical equipment or energy input to the electrical grid. One such system is dye-sensitized solar cells. Computational chemistry can be used to study the properties of dye-sensitized solar cells. In this dissertation, the geometry of perylene (P) dye structure with two D1 donor groups which has nitrogen atom and two benzenes with CH3 group was investigated. The D2 donor group has one benzene ring which has OCH3 group. Also, six groups of A0-A5 acceptor, all of which have COOH connectors, have been studied in dye-sensitized solar cells by computational methods. The electron absorption spectra have been evaluated by TD-DFT method with the base functional and basis sets of CAM-B3LYP/6-31G(d) and the effect of tetrahydrofuran solvent on the geometry of the electronic structure and other properties of the molecule have been investigated by PCM method. NBO analysis has been used to investigate the HOMO-LUMO balance in gaseous and solvent medium. By calculating both PD1A4 and PD2A4 dyes, it is found that they are suitable candidates for dye-sensitized solar cell. Due to electron transfer from HOMO molecular orbital to LUMO level for PD1A4 and PD2A4 dyes, the maximum adsorption was obtained with oscillator strength f=1.77 and f=2.4181 and wavelength of 501.69 and 486.48 nm, respectively. Moreover, PD1A4 and PD2A4 light harvesting efficiencies were reported 0.989 and 0.998, respectively.

سلول خورشيدي مبتني بر رنگدانه , پريلين , دهنده , پذيرنده , شيمي محاسباتي , گوسين

Dye-sensitized solar cells , perylene , Donor , Acceptor , Computational Chemistry , Gaussian

Hanieh Fooladi Baghrabad

Dr. Mahboubeh Rabbani