Organik solar hücre malzemelerinin moleküller seviyeden başlayarak tasarlanması,
bu alandaki gelişmeler için kullanışlı bilgiler sağlamaktadır. Titreşimsel spektroskopi gibi
analitik yöntemler, malzeme geliştirme araştırmalarında yaygın olarak kullanılan atomik
kuvvet mikroskobunun sağlayamayacağı moleküler seviyede bilgiler sağlamaktadır. Bu tür
bilgiler daha iyi malzemelerin moleküler seviyeden tasarlanmasında önemlidir. Polimerler
bir süredir güneş enerjisi alanında ilgi çekmektedir ancak hala inorganik akranlarının
verimliliğini geçememiştir. Titreşimsel spektroskopi çevre için daha uygun, inorganik
akranlarından çok daha ucuza mal edilen organik güneş hücrelerinin verimliliklerinin ve
stabilitelerinin iyileştirilmesi ve tam anlamıyla çevre dostu olabilecek güneş enerjisi
sistemlerinin geliştirilmesi için önemli bir alandır.
Bu çalışmada, PDTP-DFBT (C6H2F2N2S – C9H6OS2) ve PC71BM (C82H14O2)
organik güneş hücre moleküllerinin titreşimsel spektroskopisi, Raman ve IR spektrumları
dahil olmak üzere incelenmiştir. Molekül modelleri çeşitli Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi
(DFT) fonksiyonları ve temel setleri ile modellenmiştir. Her iki sistem için konformasyonel
hesaplamalar araştırılmış ve enerji eşiğine uygun olan konformerler belirlenmiş ve DFT
çalışmaları için kullanılmıştır. Araştırmalar MacroModel ile OPLS3 kuvvet alanı ile
yapılmıştır. DFT hesaplamaları B3LYP, B3P86, OLYP, O3LYP, PBE0, M062X, CAM B3LYP ve wB97XD olmak üzere sekiz adet fonksiyon ve 6-31G*
, cc-pVTZ ve aug-cc-pVTZ
baz kümeleri kullanılarak yapılmıştır. Hesaplamaların sonuçları, iyonlaşma potansiyelleri,
elektron eğilimleri, HOMO-LUMO boşlukları, IR ve Raman spektrumları, mevcut ve
ölçülen deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Tüm DFT hesaplamaları Gaussian 16 paket
programında yapılmıştır. Elde edilen veriler hesaplanana veriler ile karşılaştırılarak
yorumlanmıştır
The design of organic solar cell materials starting at molecular level provides useful
information for improvements in the field of organic solar panels. Vibration spectroscopy
provides information at the molecular levels that the atomic force microscope commonly
used in material development research can not provide. Such information is important in
designing better materials from the molecular level. Polymers are an area of interest in solar
energy for some time but still have not exceeded the effectiveness of their inorganic peers.
Vibrational spectroscopy is an important area for the future of solar energy systems that are
more suitable for the environment, to improve the efficiency and stability of organic solar
cells which are much cheaper than their inorganic peers and for solar energy to be much
more environmentally friendly.
In this study, vibrational spectroscopy of PDTP-DFBT (C6H2F2N2S – C9H6OS2) and
PC71BM (C82H14O2) organic solar cell molecules was investigated. Model compounds was
modelled by various Density Functional Theory (DFT) functionals and basis set.
Conformational space for both systems were investigated and number of conformers were
identified based on energy threshold and used for the DFT studies. Investigations were
performed with MacroModel with OPLS3 force field.
DFT calculations were performed using eight functionals, namely B3LYP, B3P86,
OLYP, O3LYP, PBE0, M062X, CAM-B3LYP and wB97XD using 6-31G*
, cc-pVTZ and
aug-cc-pVTZ basis sets. Results of calculations (ionization potentials, electron affinities,
HOMO-LUMO gaps, IR and Raman spectra). All DFT calculations were performed with
Gaussian 16 package programme
