The present work is involved in the computational and experimental studies of organic dyes and their applications as dye-sensitized solar cells (DSSCs). This comprised the study of three hydrazone-based sensitizers ( E )-2-cyano- N ′-((2-hydroxynaphthalen-1-yl)methylene)acetohydrazide (CHMA), ( E )-2-cyano- N ′-(4-(dimethylamino)benzylidene)acetohydrazide (CDBA), ( E )- N ′-(anthracen-9-ylmethylene)-2-cyanoacetohydrazide (AMCH) that have been prepared and confirmed by means of several analytical procedures like Fourier transform infrared, UV–visible and nuclear magnetic resonance techniques to investigate the best possible selection for DSSCs by computational and experimental techniques. The computational methods are applied to optimize the structures of prepared organic dyes via density functional theory (DFT) method at B3LYP/6-311G(p,d) level of theory. The time-dependent DFT (TD-B3LYP/6-311G**) was used with and without solvent to find out the absorption spectra and matched with the experimental data and the electro-optical and reorganization energies of prepared dyes were further investigated. The results revealed that the prepared dyes would be better sensitizers for DSSCs because of small highest-occupied molecular orbital–lowest-unoccupied molecular orbital energy gap. Moreover, on the basis of the above results, we fabricated the devices via the doctor blade method to study the photovoltaic performance with the prepared dyes (CHMA, CDBA and AMCH). The dye AMCH exhibited the maximum efficiency with commercial TiO 2 .

中文翻译：

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具有各种供体基团的有机染料的设计和合成：用于染料敏化太阳能电池的有前途的染料

目前的工作涉及有机染料的计算和实验研究及其作为染料敏化太阳能电池 (DSSC) 的应用。这包括对三种基于腙的敏化剂 (E)-2-氰基-N'-((2-羟基萘-1-基)亚甲基)乙酰肼(CHMA)、(E)-2-氰基-N'-( 4-(二甲氨基)亚苄基)乙酰肼 (CDBA), ( E )- N '-(anthracen-9-ylmethylene)-2-cyanoacetohydrazide (AMCH) 已通过傅里叶变换红外等几种分析方法制备和确认，紫外可见和核磁共振技术通过计算和实验技术研究 DSSC 的最佳选择。计算方法用于通过密度泛函理论（DFT）方法在 B3LYP/6-311G(p, d) 理论水平。使用时间相关的 DFT (TD-B3LYP/6-311G**) 在有和无溶剂的情况下找出吸收光谱并与实验数据相匹配，并进一步研究了制备的染料的电光和重组能。结果表明，由于最高占据分子轨道 - 最低未占据分子轨道能隙较小，所制备的染料将是更好的 DSSC 敏化剂。此外，在上述结果的基础上，我们通过刮刀法制造了器件，以研究制备的染料（CHMA、CDBA 和 AMCH）的光伏性能。染料 AMCH 与商业 TiO 2 表现出最大效率。使用时间相关的 DFT (TD-B3LYP/6-311G**) 在有和无溶剂的情况下找出吸收光谱并与实验数据相匹配，并进一步研究了制备的染料的电光和重组能。结果表明，由于最高占据分子轨道 - 最低未占据分子轨道能隙较小，所制备的染料将是更好的 DSSC 敏化剂。此外，在上述结果的基础上，我们通过刮刀法制造了器件，以研究制备的染料（CHMA、CDBA 和 AMCH）的光伏性能。染料 AMCH 与商业 TiO 2 表现出最大效率。使用时间相关的 DFT (TD-B3LYP/6-311G**) 在有和无溶剂的情况下找出吸收光谱并与实验数据相匹配，并进一步研究了制备的染料的电光和重组能。结果表明，由于最高占据分子轨道 - 最低未占据分子轨道能隙较小，所制备的染料将是更好的 DSSC 敏化剂。此外，在上述结果的基础上，我们通过刮刀法制造了器件，以研究制备的染料（CHMA、CDBA 和 AMCH）的光伏性能。染料 AMCH 与商业 TiO 2 表现出最大效率。结果表明，由于最高占据分子轨道 - 最低未占据分子轨道能隙较小，所制备的染料将是更好的 DSSC 敏化剂。此外，在上述结果的基础上，我们通过刮刀法制造了器件，以研究制备的染料（CHMA、CDBA 和 AMCH）的光伏性能。染料 AMCH 与商业 TiO 2 表现出最大效率。结果表明，由于最高占据分子轨道 - 最低未占据分子轨道能隙较小，所制备的染料将是更好的 DSSC 敏化剂。此外，在上述结果的基础上，我们通过刮刀法制造了器件，以研究制备的染料（CHMA、CDBA 和 AMCH）的光伏性能。染料 AMCH 与商业 TiO 2 表现出最大效率。