مطالعه تاثیر ترتیب قرارگیری فضای π در بهبود عملکرد سلول های خورشیدی حساس شده با رنگ

مقدمه: تاکنون، سلول های خورشیدی حساس شده با رنگ‎ DSSC ‎به سبب ویژگی هایی مانند هزینه پایین و بازدهی تبدیل انرژی بالا مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. عنصر اصلی یک DSSC رنگ است که وظیفه گیراندازی نورو تولید بارهای الکتریکی را دارد. در این مطالعه دو رنگ آلی که تنها در توالی فضای π با یکدیگر تفاوت دارند، به کمک روشهای محاسباتی نظریه تابعی دانسیته و نظریه تابعی دانسیته وابسته به زمان مورد بررسی قرار گرفته است تا نقش ترتیب فضای π در این سلولهای خورشیدی روشن شود. جزییات محاسبات: بهینه سازی ساختار هندسی رنگ های مورد مطالعه و محاسبات فرکانس در سطح B3LYP/6-31g(d,p)‎ انجام شد، تا از نبود فرکانس موهومی اطمینان حاصل شود. به منظور شبیه سازی طیف ‎ UV-Visمحاسبات TD-DFT بر روی ساختارهای بهینه شده در سطح WB97X-D برای 10حالت از برانگیختگی های یکتایی-یکتایی در محلول کلروفرم انجام شد. کلیه این محاسبات به کمک نرم افزار‎ GAMESS انجام شد. هم چنین محاسبات انتقال بار حین برانگیختگی الکترونی در سطح WB97X-D/6-311g(d,p)‎ به کمک کد Multiwfn انجام شد. بحث و نتیجه گیری: در این مطالعه دو گروه الکترون کشنده بنزوتیا‎ ‎دیازول بی تیازول به عنوان فضای π مورد استفاده قرار گرفته است. مطالعات قبلی نشان داده اند که وجود یک گروه الکترون کشنده قوی‎ ‎ (بنزوتیادیازول) در کنار یک گروه الکترون کشنده ضعیف تر (بی تیازول) سبب می شود که الکترون کشنده ضعیفتر در نقش الکترون دهنده عمل کند[1]. از آنجا که ترتیب قرار گیری فضای π در بازدهی سلول های خورشیدی تاثیرگذار است، رنگ 1 و2 طراحی شد تا تاثیر موقعیت دو گروه الکترون کشنده نسبت به یکدیگر در ویژگیهای الکترونی و اپتیکی رنگ ها روشن شود. طیف UV-Vis شبیه سازی شده رنگ های مورد بررسی نشان می دهد که برای هر دو رنگ شدیدترین پیک مربوط به انتقال بار درون مولکولی است که درnm 467 و486 برای رنگ های 1و 2 به ترتیب رخ میدهد. محاسبه پارامترهای انتقال بار نشان میدهد اگرچه میزان بار انتقال یافته در هر دو رنگ تقریبا یکسان است، ولی مقایسه فاصله جدایی بار و اندیس t رنگ 1و2 ‎ ‎بیانگر این است که که در رنگ 2 جدایی بار بهتری بین الکترون و حفره وجود دارد که سبب بهبود انتقال بار درون مولکولی و در نتیجه افزایش جریان مدار کوتاه می شود [2].

کلیدواژه ها:

سلول های خورشیدی حساس شده با رنگ ، گروه های الکترون کشنده ، پارامترهای انتقال بار