مطالعه نظری برخی مشتقات سیکلوپنتنی و سیکلوهگزنی نانوفولرن‌های C60 و C20 به عنوان گیرنده الکترون برای پلیمر پلی هگزیل تیوفن (P3HT) در سلول‌های فتوولتائیک آلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آیت الله بروجردی، بروجرد ، ایران

2 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهر، اهر، ایران

چکیده

سلول­های فتوولتائیک آلی (OPV) دارای یک بخش فعال هستند که از دو قسمت دهنده و گیرنده­ الکترون ساخته شده است. در این کار، بسپار پلی­هگزیل تیوفن (P3HT) به عنوان دهنده و برخی مشتقات سیکلوپنتنی و سیکلوهگزنی نانوفولرن­های C60 و C20 به عنوان گیرنده­ الکترون در نظر گرفته شده­اند که با استفاده از نرم­افزار گوسین 09 و به روش نظریه تابعی چگالی (DFT) در سطح نظری B3LYP/6-31G (d, p) مورد بررسی قرار گرفتند. پس از بهینه­ سازی مولکول­های مورد نظر، با بررسی سهم اوربیتال­های s و p و همچنین، انرژی رزونانس انتقال  π→π* مولکول­ها، برخی توصیفگرهای کوانتومی مانند انرژی هومو (EHOMO) و لومو (ELUMO)، گاف انرژی (Eg)، پتانسیل شیمیایی (μ)، سختی شیمیایی (η)، الکتروفیلیسیتی (ω) و ماکزیمم انتقال بار (∆Nmax) محاسبه شد. مقدار ولتاژ مدار باز (Voc) که یکی از مهمترین پارامترهای نشان دهنده­ بازده­ یک سلول خورشیدی (η) است، برای مولکول­های مورد مطالعه به کمک نتایج حاصل از خروجی­های گوسین به دست آمد. نتایج نشان می­دهد که مشتقات سیکلوپنتنی و سیکلوهگزنی نانوفولرن­های C60 و C20 می­توانند به عنوان گیرنده در سلول­های فتوولتائیک کارآیی مطلوبی داشته باشند، لیکن استفاده از مشتقات سیکلوپنتنی در سلول­های خورشیدی بازده­ بیشتری نسبت به مشتقات سیکلوهگزنی خواهند داشت.

کلیدواژه‌ها