خواص اپتیکی برخی مولکول های رنگدانه ای بدون فلز با استفاده از روش turbo-tddft

استفاده از انرژی خورشید به عنوان یک منبع رایگان، در دسترس و نامحدود، منجر به ساخت سلول های خورشیدی شده است. سلول ­های خورشیدی متداول که با مواد نیمه هادی مانند سیلیسیم یا ژرمانیوم ساخته می شوند علیرغم بازده خوب دارای هزینه بالایی هستند. از این رو نسل جدیدی از سلول های خورشیدی با عنوان سلول خورشیدی رنگدانه ای مورد توجه قرار گرفته است. جذب نور در این سلول ها توسط یک ماده ی رنگی صورت می پذیرد و سبب برانگیخته شدن الکترون های آن می شود، به دلیل نانو ساختار بودن رنگدانه ها، برای افزایش میزان جذب قابل توجهی از نور خورشید از ماده ای دیگر به عنوان پایه استفاده می کنند. سلول ­ خورشیدی رنگدانه ای نسبت به سایر سلول های خورشیدی از هزینه پایینی برخوردارند همچنین تنوع رنگ، شکل و شفافیت و انعطاف پذیری از دیگر مزایای این نوع سلول های خورشیدی است. این در حالی است که سلول های خورشیدی رنگدانه ای نسبت به سلول های خورشیدی متداول بازده پایین تری دارند، که لازم است درصورت امکان بهبود داده شود. یکی از روش های افزایش بازده این نوع سلول ها بهبود رنگدانه به عنوان جذب کننده حساس به نور است. در این پایان نامه به بررسی طیف اپتیکی گروه های متفاوتی از رنگدانه ها شامل opv3, nkx-2nnn و رنگدانه های cyanine, d5, d7, squaraine, c343 و alizarin پرداخته شده است. در این محاسبات انرژی گاف هومو لومو و پاسخ چگالی بار رنگدانه ها به اختلال خارجی بررسی شده است، نتایج حاصل از محاسبات نشان می دهد با افزایش اندازه رنگدانه ها گاف محاسبه شده مقدار کمتری دارد. از اکسید روی به عنوان نیم رسانا و به منظور قرار گیری رنگدانه روی آن استفاده کردیم، ساختار الکترونی اکسید روی مورد بررسی قرار گرفت، همچنین برای تعیین تعداد لایه ها به محاسبه ی انرژی سطح پرداختیم و مشاهده شد از لایه ی 6به بعد تغییری در انرژی سطح لایه ها رخ نداد. از بین رنگدانه های مورد بررسی رنگدانه ی opv3 trans-trans انتخاب شد و بر روی نیم رسانای اکسید روی قرار داده شد، سطح انرژی باند رسانش اکسید روی پایین تر از سطح انرژی باند رسانش رنگدانه قرار دارد و الکترون برانگیخته از باند ظرفیت رنگدانه به باند رسانش اکسید روی می رود و طیف محاسبه شده حاصل از این مجموعه نسبت به رنگدانه ی اولیه کاهش می یابد . محاسبات با استفاده از بسته ی محاسباتی turbo-tddft صورت گرفته که جزئی از بسته ی محاسباتی کوانتوم اسپرسو محسوب می شود و روش لیوویل لنکشوز را در آن ارتقا داده است.