Boya duyarlı Güneş gözelerinin Fotoelktro kimyasal performansına METOKSİ, Dimetilamino ve Trimetoksi Elektron verici grupların etkisi

Abstract

Bu çalışmada, konjuge π köprüsü olarak kaynaşık dibenzo[b,h] [1,6]naftiridin, elektron akseptör/bağlayıcı grup (A) olarak siyanoakrilik asit ve elektron donör grup (D) olarak trimetoksi (5a), metoksi (5b) ve dimetilamino (5c) gibi gruplar içeren D--A organik bileşikleri boya duyarlı güneş gözeleri (BDGG) için ilk kez kullanılmıştır. Donör gruplarının BDGG'lerin performansı üzerindeki etkisi optik, elektrokimyasal, teorik ve fotovoltaik yöntemler kullanılarak sistematik olarak incelenmiştir. 5c no'lu bileşiğin 5a ve 5b ile karşılaştırıldığında, dimetilamino grubunun diğerlerinden daha iyi elektron donör olmasından dolayı daha fazla fotonun absorpsiyonuna ve böylece daha fazla akımın oluşumuna imkân sağlayan daha geniş ve kırmızıya kaymış absorpsiyon spektrumuna sahip olduğu görülmüştür. Sonuç olarak, 5c ile üretilen BDGG, 5a ve 5b ile duyarlılaştırılmış güneş gözelerinden (% 3,22 ve % 2,13) elde edilenlerden daha yüksek bir enerji dönüşüm verimi (% 5,02) (N719 esaslı tabanlı standart gözenin veriminin yaklaşık % 60'ı) göstermiştir. Elde edilen yüksek fotovoltaik performans, IPCE ölçümleriyle de teyit edilen yüksek fotoakımdan kaynaklanmaktadır. Bu sonuçlar, kuvvetli bir elektron donör içeren dibenzo[b,h] [1,6]naftiridin köprüsünün BDGG'ler için etkili D--A organik boyalar oluşturmak için umut verici bir aday olduğunu göstermektedir.

In this study, a new series of D-π-A organic dyes bearing fused dibenzo[b,h] [1,6]naphthyridine as the conjugated π-bridge, a cyanoacrylic acid moiety as the electron acceptor/anchoring group and different electron donor groups such as trimethoxy (5a), methoxy (5b) and dimethylamino (5c) were examined in dye-sensitized solar cells (DSSCs) for the first time. The effect of donor groups on the performance of the DSSCs was systematically investigated using optical, electrochemical, theoretical and photovoltaic methods. Compared to dyes 5a and 5b, 5c showed a broader and more red-shifted absorption spectrum due to stronger electron donating ability of dimethylamino moiety, which is beneficial for absorbing more photons and thus generating high photocurrent. As a result, the DSSC fabricated with dye 5c has the highest power conversion efficiency of 5.02% (∼60% relative to N719-based standard cell), which is greater than those obtained by 5a and 5b-sensitized solar cells (3.22% and 2.13%, respectively). The improved photovoltaic performance mainly came from better photocurrent, as also confirmed by IPCE measurements. These results suggest that dibenzo[b,h] [1,6]naphthyridine π-bridge bearing a strong electron donor group is a promising candidate to construct effective D–π–A organic dyes for DSSCs.