Sinteza i svojstva novih boja sa azo i vinil-grupom za primenu u solarnim ćelijama aktiviranim bojom
Synthesis and properties of novel dyes bearing azo and vinyl-group for the application in dye-sensitized solar cells
Author
Matović, LukaMentor
Mijin, DušanCommittee members
Grgur, Branimir N.Vitnik, Željko J.
Trišović, Nemanja
Žunić, Milan
Metadata
Show full item recordAbstract
Ovom disertacijom obuhvaćena je sinteza i karakterizacija dve serije jedinjenja, kao i
ispitivanje njihovih fizičko-hemijskih, fotofizičkih i elektronskih karakteristika sa mogućnošću
primene u solarnim ćelijama aktiviranim bojom (engl. Dye-sensitized solar cells, DSSC). Sva
jedinjenja okarakterisana su temperaturom topljenja, elementalnom analizom UV-Vis, FT-IR,
ATR-FTIR, 1H i 13C NMR spektroskopijom. Prva serija je obuhvatala šest jedinjenja na bazi azo
boja izvedenih iz benzoeve i cimetne kiseline, dobijene konvencijalnim postupkom
diazotovanja i naknadnog diazo-kuplovanja. Pomoću UV-Vis spektroskopije ispitanisu
solvatohromizam, specifične i nespecifične interakcijesa molekulima rastvarača, kao i uticaj
pH vrednosti sredine na položaj tautomerne ravnoteže. Ova jedinjenja su korišćena kao
aktivne komponente (fotosenzitizeri) u sastavljenim DSSC sa komercijalnim tečnim
elektrolitom na bazi joda i titanijum(IV)-osidom (TiO2) kao poluprovodnom komponentom.
Druga serija obuhvatala je pe...t jedinjenja na bazi piridinijumovih soli, dobijenih
Knovenagelovom (Knoevenagel) kondenzacijom. Ova jedinjenja korišćena su kao dodatna
komponenta tečnom elektrolitnom sistemu na bazi joda (LiI + I2) u 3-metoksipropionitrilu
(MPN), u cilju poboljšanja fotonaponskih svojstava DSSC sa N719 bojom kao fotosenzitizerom
i TiO2 kao poluprovodnikom. U cilju utvrđivanja veze između strukture jedinjenja obe serije i
fotonaponskih svojstava DSSC, izvršena su kvantno-hemijska izračunavanja. Određene su
vrednosti osnovnih fotonaponskih parametarasastavljanih DSSC obe serije jedinjenja, a
dobijene vrednosti su upoređene sa fotonaponskim parametrima referentne DSSC koja je
sadržala N719 boju, komercijalni elektrolit na bazi jod-tridodid sistemai TiO2 kao
poluprovodnik. DSSC sa azo bojama su pokazale zadovoljavajuće vrednosti efikasnosti u
odnosu na N719 boju, dok je primenom jedinjenja na bazi piridinijumovih soli došlo do
poboljšanja fotonaponskih svojstava DSSC u poređenju sa čistim komercijalnim elektrolitom.
This doctoral dissertation includes synthesis and characterization of the two series of
compounds, as wellas determination of their physico-chemical, photophysical and electronic
properties for potential application in Dye-sensitized solar cells, DSSC. The compounds were
characterized by UV-Vis, FT-IR, ATR-FTIR, 1H and13C NMR spectroscopy. The first series
included six azo compounds derived from benzioc and cinnamic acid, obtained by diazo-
coupling reaction. Solvatochromic behaviour, specific and non-specific interactions with
solvent molecules, as well as the impact ofpH of the solvating medium on the tautomeric
equilibrium of these compounds were investigated by the means of UV-Vis spectroscopy. The
first series of compounds were utilized as an active components (sensitizers) in fabricated
DSSC with commercial liquid electrolyte based on iodine and titanium(IV) oxide (TiO2) as a
semiconductor. The second series includes five compounds based on pyridinium salts,
obtained by Knoevenag...el condensation. These compounds were utilized as additional redox
components to the iodine based liquid electrolyte system (LiI+I2) in 3-methoxypropionitrile
(MPN) in fabricated DSSC which contained N719 dye as sensitizer and TiO2 as a
semiconductor. In order to determine the correlation between molecular structure of the
synthesized compounds and photovoltaic properties of DSSC, quantum-chemical calculations
were conducted.The basic photovoltaic parameters of the fabricated DSSCs were determined
and the obtained values were compared to the reference DSSC containingN719 dye as
sensitizer along withplain commercial liquid electrolyte. The fabricated DSSCs which
contained azo dyes as sensitizers showed the satisfactory values of conversion efficiency
compared to the N719 dye. Also, the fabricated DSSC which utilized pyridinium salts as an
additional electrolyte component enhanced the photovoltaic properties of DSSC compared to
the plain liquid electrolyte.