23474

CHE2 882

كارشناسي ارشد

شيمي - شيمي فيزيك

شيمي

1402/11/08

74 ص.

اكبر اميدوار سياهكل

علي قريه , رضا كشاورزي

نيمرسانا آلي , سلول خورشيدي آلي , انتقال بار , تحرك بار , نظريه تابعي چگالي

نيم‌رساناهاي آلي به دليل كاربردهاي ‌بالقوه در فناوري‌هاي مختلفمانند ديودهايآلي ساطع كننده نور و فتوولتائيك‌هاي آلي و ساير دستگاه‌هاي موجبر نوري، به طور ويژه مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. در ميان تمام كاربردها، سلول‌هاي خورشيدي آلي توجه زيادي را به خود جلب كرده‌اند و جايگزين‌هاي‌ جالبي براي سلول‌هاي‌خورشيدي مبتني بر مواد معدني هستند. انواع مختلفي از مولكول‌هاي آلي به عنوان نيم‌رساناهاي آلي استفاده شده‌اندكه از جمله مي‌توان به بسپارها و چارچوب‌هاي گيرنده-دهنده كه توسط يك پل مزدوج π به يك‌ديگر متصل شده‌اند، اشاره نمود. با اين حال، علي‌رغم مزاياي بسياري مانند سبكي، انعطاف پذيري خوب، قابليت تنظيم پذيري عالي، هزينه كم و آلودگي محيطي كم، بازده نيمرسانا‌هاي آلي نسبتاً كمتر از نيم‌رسانا‌هاي مبتني بر مواد معدنيمي‌باشد. در مطالعه حاضر كه يك بررسي محاسباتي جامع مي‌باشد، بر اساس مولكول‌هايآلي كوچك كه به تازگي سنتز شده‌اند و در سلول‌هاي خورشيدي آلي به كار رفته‌اند، چندين مولكول كوچك كه مي‌توانند به عنوان مواد نيمرساناآلي استفاده شوند به صورت نظريطراحيشده‌اند. تمامي محاسبات توسط روش نظريه تابعي چگالي و با استفاده از نرم افزار گوسين به انجام رسيده‌است. نتايج نشان مي‌دهد كه اين مولكول‌هاي جديد با چهارچوب ساختماني گيرنده-پل با پيوند پاي مزدوج-دهنده(D-п-A) خواص انتقال بار مناسبي را در سلول‌هاي خورشيدي آلي نشان مي‌دهند. انواع دهنده‌ها، پل‌هايπ، و گيرنده‌ها مورد بررسي قرار گرفتند و خواص ساختاري، الكتروني، نوري و انتقال بار نيمرساناهايآليطراحي‌شده بررسيشدند. طبق نتايج به دست آمده، در ميان 28 مولكول آلي طراحي شده، مولكول‌هاي حاوي دهنده D3، پل پاي 2п و گيرنده A4 بهترين عملكرد با بيشترين ثوابت سرعت الكترون و حفره را نشان داده‌اند. براي نيمرسانا پيشنهادي، انرژيبازسازمان‌دهي كوچك و جفت‌شدگي درون مولكوليبالا كه ناشيهمپوشاني اوربيتالي بين‌لايه‌اي است باعث افزايش تحرك بارمي‌شود. اينراهبرد مي‌تواند براي بهبود بيشتر عملكرد مولكول‌هاي كوچك آلي در ابزارهاي فتوولتائيك مفيدباشد.

Organic Semiconductor , Organic Solar Cell , Charge Transport , Charge Mobility , Density Functional Theory

شيمي فيزيك

Organic semiconductors have been studied due to potential applications in various technologies,such as organic lightemitting diodes, organic photovoltaics, andother optical waveguide devices. Among all the applications, organic solar cells have received much attention and are consideredinteresting alternatives for inorganic-based solar cells. Different types of organic molecules have beenused as organic semiconductors, including polymers andsmall donor-acceptor (D-A) architectures connected by a π-conjugated bridge.However,despite many advantages, such as light weight, good flexibility,excellent tunability, low cost, and low-level environmentalpollution, the efficiency of organic semiconductors has been relatively lower than thesemiconductors based on inorganic materials. Accordingly,design and synthetic strategies have been put forward fortailoring organic semiconductorstoward specific functionality.On the basis of the newly synthesized small molecules for Organic solar cells, several small molecules that can be used as organic semiconducting materials were theoretically designed. Wehave shown that these novel molecules with the donor-π conjugated bridge-acceptor (D-π-A) building block exhibit superior charge transport properties in organic solar cells.A variety of donors, π-bridges, and acceptors are examined, and the structural, electronic, optical, and charge transport properties of designedsemiconductors are systematically investigated.For the suggested semiconductors, the smallelectron reorganization energy and large intramolecular coupling originating from dense π-stacking gave rise to enhancedcharge mobility. This strategy can be helpful for further improving the performance of organic small molecules in photovoltaic devices.

4

31377