| Tez Türü | Doktora |
| Ülke | Türkiye |
| Üniversite | Kafkas Üniversitesi |
| Enstitü | Fen Bilimleri Enstitüsü |
| Anabilim Dalı | Kimya Anabilim Dalı |
| Tez Onay Yılı | 2024 |
| Öğrenci Adı ve Soyadı | Aslıhan Aycan TANRIVERDİ |
| Tez Danışmanı | DOÇ. DR. ÜMİT YILDIKO |
| Türkçe Özet | Bu doktora çalışması, deneysel ve kuantum kimyasal yöntemler kullanarak fotovoltaik ve optoelektronik uygulamalar için yeni silan ve nitril bazlı poliimidlerin sentezlenmesini, karakterizasyonunu ve elektronik özelliklerinin değerlendirilmesini amaçlamıştır. Bu bağlamda, PI1a, PI1b, PI2a ve PI2b olarak adlandırılan dört poliimid türevi sentezlendi. Yapısal karakterizasyon FT-IR ve 1H-NMR, optik özellikler UV-Görünür, termal davranış DSC ve TGA-DTG ve yüzey morfolojileri SEM analizi kullanılarak incelendi. DSC sonuçları, poliimidlerin yüksek camsı geçiş sıcaklıklarına ve ağırlıklı olarak amorf özelliklere sahip olduğunu gösterdi. PI2a'nın analiz sistemine yapışması nedeniyle güvenilir TGA-DTG verileri elde edilemedi. Poliimidlerin fotovoltaik performansı, N719 boyası ile duyarlılaştırılmış TiO2 fotoanotları kullanılarak hazırlanan katı hal boya duyarlı güneş pillerinde (ss-DSSC) değerlendirildi. PI2a; En yüksek performans, 9,2 mA cm⁻²'lik kısa devre akım yoğunluğu, 0,72 V'luk açık devre voltajı, 0,408'lik görev döngüsü ve yaklaşık %2,70'lik güç dönüşüm verimliliği ile gözlemlenmiştir. PI1a, PI2b ve PI1b için verimlilik değerleri sırasıyla yaklaşık %2,39, %2,07 ve %1,74 olarak belirlenmiştir.Deneysel bulgular, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) hesaplamalarıyla desteklenmiştir; HOMO-LUMO özellikleri, moleküler elektrostatik potansiyel ve poliimid-PCBM kompleksleri incelenmiştir. QTAIM, DOS, RDG ve ELF/LOL analizleri, bağlanma özellikleri, elektronik durumlar, molekül içi zayıf etkileşimler ve elektron lokalizasyonu hakkında tamamlayıcı bilgiler sağlamıştır. Sonuçlar, sentezlenen poliimidlerin fotovoltaik uygulamalar için potansiyel taşıdığını ve özellikle PI2a'nın incelenen ss-DSSC sisteminde diğer türevlerine göre daha yüksek fotovoltaik performans sergilediğini göstermiştir. |
| İlgilizce Özet | This doctoral study aimed to synthesize, characterize, and evaluate the electronic properties of novel silane and nitrile-based polyimides for photovoltaic and optoelectronic applications using experimental and quantum chemical methods. In this context, four polyimide derivatives, named PI1a, PI1b, PI2a, and PI2b, were synthesized. Structural characterization was investigated using FT-IR and 1H-NMR, optical properties using UV-Görünür, thermal behavior using DSC and TGA-DTG, and surface morphologies using SEM analysis. DSC results showed that the polyimides have high glass transition temperatures and predominantly amorphous properties. Reliable TGA-DTG data could not be obtained due to the adhesion of PI2a to the analysis system. The photovoltaic performance of the polyimides was evaluated in solid-state dye-sensitized solar cells (ss-DSSC) prepared using TiO2 photoanodes sensitized with N719 dye. PI2a; The highest performance was observed with a short-circuit current density of 9.2 mA cm⁻², an open-circuit voltage of 0.72 V, a duty cycle of 0.408, and a power conversion efficiency of approximately 2.70%. Efficiency values for PI1a, PI2b, and PI1b were determined to be approximately 2.39%, 2.07%, and 1.74%, respectively. The experimental findings were supported by Density Functional Theory (DFT) calculations; HOMO-LUMO properties, molecular electrostatic potential, and polyimide-PCBM complexes were investigated. QTAIM, DOS, RDG, and ELF/LOL analyses provided complementary information about binding properties, electronic states, intramolecular weak interactions, and electron localization. The results showed that the synthesized polyimides have potential for photovoltaic applications, and that PI2a, in particular, exhibited higher photovoltaic performance than its other derivatives in the studied ss-DSSC system. |