Electronic Structure for Dye Sensitized Organic of Solar Cells

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

Present thesis deals with the electronic structure of some suggested compounds based on anthracene molecule for photovoltaic applications as dyes sensitized solar cells. The studied compounds were initially designed at the Gauss View 5.0.8 program and then relaxed by performing the B3LYP-DFT hybrid functional together with the 6-31G basis sets at Gaussian 09 package of programs to study and analyze of ground state and spectroscopic properties of the compounds.The TD-DFT method was performed to study of the excited states properties of the studied compounds. The results showed good relaxwas obtained for the compounds from the used DFT theoretical method. The calculated values of geometrical parameters and virial ratio of the compounds are in a good agreement with experimental data and other theoretical studies.The total energy is independent on the position of the same subgroup in the compounds, it depends only on the number of electrons in each compound.From the calculations, the results showed the studied compounds show delocalizationof LUMO and localizationof HOMO, they both changed significantly to suggest different structures play important roles in electronic properties. The effect of symmetry and distribution of aromatic rings has an influence on the calculation of HOMO and LUMO.The results of the energy gap showed the inserting the double and triple carbon-carbon bonds between the backbone anthracene molecule and the phenyl rings in both donor and acceptor sides, and the presence of an electron attracting NO2subgroups in the compounds reducing the band gap of the compound. Thus, increasing the conjugation length of the compounds make the compounds to take place in the charge transfer processing.TheSummary IIcompounds 9 and 11 have the lowest values of energy gap, 2.13 eV and 2.182 eV, respectively. On the other hand, the LUMO energy levels of the compounds as dyesare higher than that of TiO2and PCBMconduction, both HOMO and LUMO levels of the studied compoundsagree well with the requirement for an efficient photosensitizer, the electron injection from the compoundsto the conduction band of TiO2and PCBM,and the subsequent regeneration are possible in organic sensitized solar cell.From the calculations, one can showed some compounds have high electronegativity, electrophilic index and molecular polarizability,they have high ability to interact with other species in the space.And, the density of statesin the conduction band ismore than thatin the valence band,this property makesfrom these compounds to behave anappropriate electronic applications when interacts with other molecules or species. The spectroscopic properties of the studied compounds observed the vibrational frequencies of C-C and C-H bonds are agree with those in phenyl compounds from experimental data.The open circuit voltage of the compounds with TiO2lies in the range (0.4733-1.9139)V, and with PCBM lies in the range (0.0359-1.1420)V, the higher value of open circuit voltage is 1.9139V compound 3 in presence of TiO2. In general, most of the studied compounds have direct electronic transition from the valence to conduction band with wave length lies in the range of solar spectrum. The compounds in this thesis have an application as photovoltaic materials

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

0341438d-68bf-4736-82bc-f36cf72a4f3b

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

997317_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

التركيب الالكتروني لصبغه عضوية متحسسة للخلايا الشمسية

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"انعام عباس سلمان علوان السعدي","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"حامد ابراهيم عبود محمد","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Electronic Structure for Dye Sensitized Organic of Solar Cells

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

الرسالة الحالية تتعامل مع التركيب الالكتروني لبعض المركبات المقترحة التي تستند على جزيئة الأنثراسين لغرض التطبيقات الفولتية الضوئية كصبغات عضوية متحسسة للخلايا الشمسية. المركبات المدروسة تم تصميمها ابتداءا" ببرنامج Gauss View 5.0.8 وثم الحصول على الاسترخاء بتطبيق الدالية الهجينة B3LYP من نظرية دالية الكثافة سوية مع الدوال الأساس 6-31G في حزمة برامج Gaussian 09 لدراسة وتحليل خواص الحالة الأرضية والخواص المطيافية للمركبات. وتم تطبيق طريقة نظرية دالية الكثافة المعتمدة على الزمن لدراسة خواص الحالات المتهيجة للمركبات المدروسة. تبين النتائج أنه تم الحصول على استرخاء جيد للمركبات من استعمال الطريقة النظرية نظرية دالية الكثافة. إن القيم المحسوبة للمعاملات الهندسية ونسبة الطاقة الكامنة الى الطاقة الحركية للمركبات تتفق بشكل جيد مع البيانات العملية والدراسات النظرية الاخرى. إن الطاقة الكلية لا تعتمد على موقع نفس المجموعة الجزئية في المركبات إن الطاقة الكلية تعتمد فقط على عدد الالكترونات في كل مركب. من خلال الحسابات تبين النتائج أن المركبات المدروسة تظهر عدم استقرار في المدار الجزيئي السفلي غير المشغول واستقرار في المدار الجزيئي العلوي المشغول وأن هذين المدارين يتغيران بشكل هام للمركبات المختلفة المقترحة لتلعب دور مهم في التطبيقات الالكترونية. إن كل من التماثل وتوزيع الحلقات الأروماتية لها تأثير على حساب المدار الجزيئي العلوي المشغول والمدار الجزيئي غير المشغول. تبين نتائج فجوة الطاقة إن إدخال أواصر كاربون- كاربون الثنائية والثلاثية بين جزيئة الأنثراسين وحلقات الفينيل في كل من طرفي الواهب والقابل وأن وجود المجاميع الجزئية ثنائي أوكسيد النتروجين الجاذبة للإلكترون في المركبات يخفض فجوة الحزمة للمركب. وعليه زيادة طول الاقتران للمركبات يجعل المركبات تأخذ حيز في عمليات نقل الشحنة. ان المركبين 9 و11 يمتلكان أوطأ قيمة لفجوة الطاقة 2.13 الكترون فولت و 2.182 الكترون فولت على التوالي. من جانب آخر إن مستويات طاقة المدار الجزيئي السفلي غير المشغول للمركبات كصبغات هي أعلى من حزمة التوصيل لثنائي أوكسيد التيتانيوم TiO2 و الفينيل- كاربون 61- بيوتريك أسد مثيل إستر BCPM. كل من مستويي المدار الجزيئي العلوي المشغول والمدار السفلي غير المشغول للمركبات المدروسة تتفق بشكل جيد مع متطلبات المتحسسات الضوئية الفعالة إن حقن الالكترون من المركبات الى حزمة التوصيل لثنائي أوكسيد التيتانيوم و الفينيل بيوتريك أسد مثيل إستر وأن التجديد اللاحق هي ممكنة في الخلايا الشمسية العضوية. من خلال الحسابات يمكن إيجاد بعض المركبات تمتلك كهروسالبية ومعامل التآلف مع الوسط واستقطابية جزيئية عالية هذه المركبات تمتلك قابلية عالية على الارتباط مع مركبات أخرى في الفضاء. كما أن كثافة الحالات في حزمة التوصيل أكثر منها في حزمة التكافؤ, هذه الخاصية تجعل من تلك المركبات تتصرف في تطبيقات الكترونية مناسبة عند ارتباطها مع جزيئات أو مركبات أخرى. أظهرت الخواص المطيافية للمركبات المدروسة إن ترددات أواصر كاربون-كاربون تتفق مع قيمها لمركبات الفينيل من خلال البيانات العملية. ان فولتية الدائرة المفتوحة للمركبات بوجود TiO2 تقع في المدى (1.9139-0.4733) فولت وبوجود PCBM تقع في المدى (0.0359-1.1420) فولت وان اعظم قيمة لفولتية الدائرة المفتوحة هي 1.9139 فولت للمركب 3 وبوجود .TiO2 بشكل عام أغلب المركبات المدروسة تمتلك انتقال الكتروني مباشر من حزمة التكافؤ الى حزمة التوصيل مع طول موجي يقع في مدى الطيف الشمسي[682.87-471.11]. المركبات في هذه الرسالة تمتلك تطبيقات كمواد فوتوفولتائية.

كلمات الباحثين

Electronic structure, anthracene, dye-sensitized solar cells, B3LYP-DFT, TD-DFT, ground-state properties, spectroscopic properties, HOMO, LUMO, energy gap, electronic conduction, molecular delocalization, open-circuit voltage

إشراف وإعداد

الإشراف

حامد ابراهيم عبود محمد

الإعداد

انعام عباس سلمان علوان السعدي

الاقتباسات الببليوغرافية