Design, Synthesis and Photovoltaic Properties of Novel Conjugated Copolymers with Fluorinated Quinoxaline for OPVs

Abstract

지하자원이 점점 고갈됨에 따라 세계 각국에서는 대체 에너지에 대해 관심을 가지고 있다. 그 중 태양 에너지를 이용한 태양전지 같은 경우에는 원자재 값이 들지 않는 장점 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 실리콘을 사용해서 만든 무기태양전지 같은 경우 에너지 변환 효율이 뛰어나지만 가격이 비싸다는 단점을 가지고 있는 반면 유기 태양 전지 같은 경우 저가격 대면적 생산이 가능하고, 유연성을 가질 수 있는 장점을 가지고 있어 가장 각광 받고 있는 분야이다. 최근 연구에 의하면 Bulkheterojunction(BHJ) 고분자 태양전지 같은 경우 10% 이상의 효율을 가지고 있다는 것이 보도되었다. 높은 효율을 내기 위해서는 고분자의 빛의 흡수량을 늘리는 것이 중요하고 이는 고분자가 좁은 밴드갭을 가지고 있어야 한다. 그리하여 본 연구에서는 좁은 밴드갭을 만들기 위해 Electron-acceptor로써 Quinoxaline 유도체를 사용 하였고 이에 치환기로 Fluorine을 0개, 1개 그리고 2개를 도입했다. 또한 Solubility를 높이기 위해 2개의 dodecyl기를 도입했다. 또한 분자 내 전하이동을 높이기 위해 Electron-donor로써 Thiophene 시리즈와 Fluorene과의 D-A Alternating 구조로 합성해 새로운 고분자를 만들었다. 이로 인해 고분자를 이용한 유기태양전지에서 Fluorine을 치환한 Quinoxaline과 Thiophene 그리고 Fluorene의 역할에 대해서 연구를 진행 하였다.