Investigation of organic molecule optical properties, for singlet fission transition, to achieve enhanced photo-electric conversion.

In this thesis work optical properties of an organic molecule Benzothiadiazole sandwiched dihexylquater- thiophene are investigated. The main goal is to determine if the electronic properties of the molecule are suitable to have Singlet Fission transitions, to implement this process to obtain active layer for enhanced photovoltaic systems. First a series of step are defined to systematically study the energy levels of the molecule and determine if it respect the energy condition for Singlet Fission process, then the behaviour of simple molecular aggregation was investigated, applying the same scheme of calculations to dimer and trimer of the molecule. At last, the effect of the introduction of a distortion in the molecule backbone, has been studied. A clear dependence between the molecular geometry and the Singlet fission process was not identify, and an experimental measurement is required, so two different possibilities are proposed to be further experimentally investigated.

In questo lavoro le proprietà ottiche della molecola dihexylquater- thiophene sono state studiate. Lo scopo principale è determinare se le proprietà elettroniche della molecola sono adatte per dare processi di transizione Singlet Fission, per applicare la molecola nella produzione di layer attivi per aumentare l’efficienza di sistemi fotovoltaici. Per prima cosa sono stati definiti una serie di passi per studiare in modo sistematico le proprietà elettroniche della molecola, e determinare se l’ordine dei livelli energetici rispetta la condizione necessaria per avere Singlet Fission. In seguito, il comportamento di semplici aggregati molecolari è stato preso in esame, tramite lo studio di dimeri e trimeri della molecola. Infine, è stato analizzato l’effetto dell’introduzione di una distorsione nello scheletro molecolare. Non è stato possibile identificare una chiara dipendenza tra la geometria molecolare e la presenza di transizioni Singlet Fission, per questo scopo è necessaria una misura sperimentale, di conseguenza due possibili sistemi molecolari sono stati proposti per essere sottoposti a misure sperimentali.