Σε περιόδους έλλειψης ορυκτών καυσίμων, αύξησης των τιμών του ακατέργαστου πετρελαίου, καθώς και της απόρριψης των συμβατικών πηγών ενέργειας, βιώσιμες μορφές ενέργειας γίνονται όλο και περισσότερο το επίκεντρο της προσοχής. Η υδροηλεκτρική ενέργεια, αιολική ενέργεια, γεωθερμική ενέργεια, ή επεξεργασία της βιομάζας είναι μόνο μερικά από αυτά βιώσιμων πόρων.
Πολλή σημαντική για χρήση ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας είναι και η ηλιακή ενέργεια. Τα φωτοβολταϊκά και οι ηλιακοί συλλέκτες χρησιμοποιούνται ευρέως. Σήμερα, οι ηλιακές κυψελίδες φωτοευαισθητοποιούμενης χρωστικής (DSSCs) έχουν προσελκύσει την προσοχή λόγω του χαμηλού κόστους παραγωγής τους και της αποτελεσματικότητάς τους στη μετατροπή υψηλής ισχύος. Εκτός από DSSCs, ονομάζονται επίσης κυψελίδες Grätzel, λόγω του Ελβετού χημικού Michael Grätzel ο οποίος είχε εμπλακεί σε μεγάλο βαθμό στην ανάπτυξη νέων τύπων ηλιακών κυψελίδων.
Μεταξύ των διαφόρων ευαισθητοποιητών για τα DSSCs, έχουν πραγματοποιηθεί πολυάριθμες ερευνητικές δραστηριότητες με επίκεντρο τις πορφυρίνες, λόγω των ισχυρών ζωνών απορρόφησής τους στην ορατή περιοχή, του ευέλικτα τροποποιήσιμου πυρήνα τους, και της εύκολης ρύθμισης των ηλεκτρονιακών δομών τους. Οι πορφυρίνες, όπως και οι χλωροφύλλες στα φυτά, χρησιμοποιούνται ως κεραίες με σκοπό να απορροφήσουν φως ώστε να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια από τα DSSCs. Στην περίοδο 2005-2007, οι Officer και Grätzel et al. πέτυχαν αύξηση της απόδοσης της μετατροπής ισχύος των DSSCs που έφεραν πορφυρίνη. Εξαιτίας αυτών των ενθαρρυντικών αποτελεσμάτων, έχουν κατασκευαστεί αρκετές πορφυρίνες υψηλής απόδοσης, την τελευταία δεκαετία. Οι μελέτες αυτές μας έχουν προσφέρει γνώσεις για τον ορθολογικό σχεδιασμό των ευαισθητοποιητών για υψηλής απόδοσης DSSCs. Δομές push-pull και/ή π-επεκτάσεις έχουν συμβάλει στο σχεδιασμό πορφυρινών που είναι παγχρωματικές τόσο στο ορατό όσο και στο εγγύς υπέρυθρο φάσμα. Κατά συνέπεια, οι πορφυρίνες ως φωτοευαισθητοποιητές παρουσιάζουν υψηλή απόδοση μετατροπής ενέργειας που είναι συγκρίσιμη ή ακόμη και υψηλότερη σε σχέση με αυτούς που βασίζονται σε σύμπλοκα του ρουθηνίου. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται η σύνθεση πορφυρινών του ψευδαργύρου για χρήση σε υψηλής απόδοσης DSSCs. Το ένα από τα δύο σύμπλοκα συντέθηκε μέσω ''κλικ'' αντίδραση ενώ το άλλο χωρίς, προκειμένου να διαπιστωθεί κατά πόσον η ''κλικ χημεία'' είναι κατάλληλη για τη σύνθεση φωτοευαισθητοποιητών για μετατροπή της ηλιακής ενέργειας. Και τα δύο σύμπλοκα πρόκειται να δοκιμαστούν σε DSSCs προκειμένου να γίνει κατανοητή η αποτελεσματικότητα τους ως χρωστικές σε ηλιακές κυψελίδες.
(EL)
In times of fossil fuel shortage, increasing crude oil prices, as well as rejection of conventional energy, sustainable energy forms become more and more the focus of attention. Hydropower, wind power, geothermal power, or biomass processing are but a few of these sustainable resources. Another important source for renewable energy is solar power. Photovoltaics and solar thermal collectors are most widely used. Nowadays, dye-sensitized solar cells (DSSCs) have attracted much attention due to their low-cost production and high power conversion efficiencies. They are also called Grätzel cells, named after the Swiss chemist Michael Grätzel who was greatly involved in the development of new cell types. Among various sensitizers for DSSCs, numerous research activities have been focused on porphyrins due to their strong absorption bands in the visible region, versatile modifications of their core, and facile tuning of their electronic structures. Porphyrins, like the chlorophylls in plants, are used as antennae to harvest light so as to be converted to electrical energy by DSSCs. In 2005–2007, Officer and Grätzel et al. had achieved a rapid increase in the power conversion efficiency of porphyrin DSSCs from a few percent to as much as 7%. Encouraged by these pioneering works, further high-performance porphyrin dyes have been developed in the last decade. These studies have provided us profound hints for the rational design of sensitizers toward highly efficient DSSCs. Push–pull structures and/or π-extensions have made porphyrins panchromatic in visible and even near-infrared regions. Consequently, porphyrin sensitizers have exhibited power conversion efficiencies that are comparable to or even higher than those of well-established highly efficient DSSCs based on ruthenium complexes. In this perspective, this thesis presents the synthetic design of Zn-Porphyrins as sensitizers for highly efficient DSSCs. Two complexes are synthesized, one of which via ''click'' reaction in order to establish whether ''Click chemistry'' is suitable for synthesizing dyes for converting solar energy. Both complexes are going to be tested on DSSCs in order to understand their efficiency as dyes.
(EN)
