Güneş pillerinde kullanılan organik poli(3-hekziltiyofen)(P3HT) polimerlerinin elektronik ve optik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Poli(3-hekziltiyofen-2,5-diil) (P3HT) ve türevleri iyi organik yarı iletkenler olup fotovoltaik sistemler, organik ışık yayan diyotlar gibi birçok alanda çeşitli uygulamaları vardır. Bu çalışmada P3HT'nin yapısına Klor ve Flor katkılayarak P3HT polimer zincirini oluşturan monomerlerin temel fiziksel ve kimyasal özellikleri teorik olarak incelendi. Hesaplamalarda Gaussian 09 ve yapıların görsellere dönüştürülmesinde GaussView 5.0 paket programları kullanıldı. İzole edilen molekülün bağ uzunlukları ve bağ açılarının katkılanmış P3HT'den daha fazla olduğu bulundu. Flor katkılı P3HT ve klor katkılı P3HT için bant aralığı hesaplandı. Katkılanmış moleküllerin daha düşük kimyasal sertlik değerlerine sahip oldukları için izole edilmiş formlarından daha reaktif olarak bulunmuştur. Doğrusal olmayan optik (NLO) özelliklere ilişkin sonuçlar, katkılı P3HT'nin birinci dereceden hiper polarize edilebilirlik özelliğinin iyi olduğunu göstermektedir. UVVis absorpsiyon değerleri ve açık devre voltajı da hesaplandı. Sonuçlara göre katkılı moleküller, elektron transferlerinin iyi olması nedeniyle fotovoltaik cihazlar için potansiyel uygulamalara sahiptir.

Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) and its derivatives are good organic semiconductors and have various applications in many fields such as photovoltaic systems and organic light-emitting diodes. In this study, the basic physical and chemical properties of the monomers that form the P3HT polymer chain by adding Chlorine and Fluorine to the structure of P3HT were examined theoretically. Gaussian 09 was used in the calculations and GaussView 5.0 software packages were used to convert the structures into visuals. It was found that the bond lengths and bond angles of the isolated molecule were greater than the doped P3HT. The band gap was calculated for fluorine-doped P3HT and chlorine-doped P3HT. Doped molecules were found to be more reactive than their isolated forms because they had lower chemical hardness values. Results on nonlinear optical (NLO) properties show that doped P3HT has good first-order hyperpolarizability. UV-Vis absorption values and open circuit voltage were also calculated. According to the results, the doped molecules have potential applications for photovoltaic devices due to good electron transfer.