Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Javad Hashemifar,Ismaeil Abdolhosseini Sarsari
سید جواد هاشمی فر (استاد مشاور) اسماعیل عبدالحسینی سارسری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Elaheh Shomali
الهه شمالی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Ab initio study of electronic, optical and vibrational properties of nano dye molecule N3 (N3, N3+I-, N3+I2-)
Human beings, due to the growing needs for energy and concern of the disadvantages of fossil fuels, environmental pollution, and consumption of resources has begun to use renewable energy resources. One of these resources that is clean, free and always available, is solar energy and one of the ways to use it, is manufacturing solar cells. There are different types of solar cells. Common solar cells including silicon solar cells, despite of their good efficiency have high production costs. In the meantime, dye sensitized solar cells have acceptable efficiency, traarency and high flexibility and because of their low manufacturing costs, are more considered. These cells formed of a thin layer of metal oxide semiconductors such as or , and the dye molecule on it. Dye molecule absorbs the radiation spectrum to cell and become excited. Afterward excited electron injection into the metal oxide conduction band leads to oxidation of the dye. By moving electrons between metal oxide particles, an electric field and then an electric current is created and this current is transferred through an external circuit to the electrolyte solution and dye molecule obtain electron from redox couple in the electrolyte solution and finally regeneration happens with returning to the ground state. So the role of redox couple is to transfer electrons. In this thesis dye sensitized solar cell based on nano dye molecule N3 has been investigated. The main focus is on the interface between the electrolyte-dye and the complexes that is formed due to regeneration of dye. In this thesis the calculation is done using the Quantum Espresso and FHI-aims packages that are pseudopotentials and full-potentials codes, respectively and validity of pseudopotentials has been confirmed through equality of calculated energy gap with both codes. The main target of this research is study of the absorption spectra of metalliferous dye molecule, N3, and its complexes using density functional theory and turbo-TDDFT code. We also determined the reaction path of dye regeneration by Nudged Elastic Band (NEB) method. IR spectrum and vibrational spectra (phonon spectrum in Gamma point) of various configurations of dye molecule were calculated. We also found that complexes of N3 dye molecule and transition states formed in reactions, are magnetic.
با توجه به نیاز روزافزون به استفاده از انرژی و نگرانی از معایب سوخت‌های فسیلی از جمله آلودگی‌های زیست محیطی و اتمام آن‌ها، بشر به استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی روی آورده است. یکی از این منابع که تمیز، رایگان و همیشه در دسترس است، انرژی خورشید و یکی از راه‌های استفاده از آن ساخت سلول‌های خورشیدی است. سلول‌های خورشیدی انواع مختلفی دارند. سلول‌های خورشیدی متداول از جمله سلول‌های خورشیدی سیلیکونی علیرغم بازده خوب، هزینه بالایی دارند. در این میان سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای بازده قابل قبول، شفافیت و انعطاف‌پذیری بالایی دارند و به دلیل هزینه ساخت پایین‌شان از اهمیت بسیاری برخوردار شده‌اند. این سلول‌ها از یک لایه نازک اکسید فلزهای نیم‌رسانا مانند یا و مولکول رنگدانه‌ای قرار گرفته روی آن تشکیل شده‌اند. طیف تابیده شده به سلول با برخورد به مولکول رنگدانه توسط آن جذب می‌شود و درنتیجه رنگدانه از حالت پایه به حالت برانگیخته می‌رود. سپس تزریق الکترون برانگیخته به نوار رسانش اکسید فلزی، منجر به اکسایش رنگدانه می‌شود. با انتشار این الکترون‌ها بین ذرات اکسید فلزی، میدان الکتریکی و سپس جریان ایجاد می‌شود و این جریان از طریق مدار خارجی به محلول الکترولیت منتقل می‌شود و مولکول‌های رنگدانه با گرفتن الکترون از زوج اکسایش-کاهش موجود در محلول الکترولیت به حالت پایه‌شان برمی‌گردند و اصلاح می‌شوند. بنابراین نقش زوج اکسایش-کاهش انتقال الکترون‌هاست. در این پایان نامه، سلول خورشیدی رنگدانه‌ای بر پایه مولکول رنگدانه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. تمرکز اصلی بر روی فصل مشترک میان الکترولیت-رنگدانه و کمپلکس‌های تشکیل شده ناشی از احیاء رنگدانه، می‌باشد. محاسبات صورت گرفته در این پایان‌نامه با استفاده از بسته‌های محاسباتی کوانتوم اسپرسو و که به ترتیب دو کد شبه‌پتانسیلی و تمام‌پتانسیلی هستند، انجام شده است و اعتبار شبه‌پتانسیل‌ها از طریق هم‌خوانی گاف محاسبه شده توسط دو بسته محاسباتی، تأیید شده است. هدف اصلی در این پژوهش مطالعه طیف جذب مولکول رنگدانه‌ای فلزدار و کمپلکس‌های آن با استفاده از روش نظریه تابعی چگالی وابسته به زمان و از طریق کد turbo-TDDFT و تعیین مسیر واکنش‌های احیاء این رنگدانه با استفاده از روش NE است. طیف IRو طیف ارتعاشی (طیف فونونی در نقطه گاما) مولکول رنگدانه و بعضی ساختارهایش محاسبه شد. هم‌چنین از دیگر نتایج محاسبات می‌توان به مغناطیسی بودن کمپلکس‌های نانومولکول رنگدانه‌ای و حالات گذار تشکیل شده در طی واکنش‌‌ها اشاره کرد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی