Design, Synthesis and Characterization of Low-Bandgap Copolymers Based on Dihexyl-Quinoxaline with Fluoro Atom for Polymer Solar Cells

Abstract

산업혁명 이후 인류는 석탄 / 석탄 등과 같은 화석연료를 바탕으로 급속한 발전을 이룩하였다. 발전의 원동력이 되어왔던 석유는 매장량의 한계성으로 인해 향후 50년 이내에 고갈 될 것으로 알려졌다. 이에, 화석연료를 대처할 수 있는 대체에너지 자원의 개발이 절실하며, 이는 인류의 편의를 위해서가 아닌 생존을 위해 반드시 이루어져야 하는 지상최대의 과제로 여겨진다. 이러한 이유로 현재 대체에너지 개발과 관련한 많은 연구가 이루어져 왔는데 그 중에서 유기물을 이용하는 유기태양전지는 다른 태양전지들에 비해 경제성과 제작용이성에서 뛰어나 가장 유망한 차세대 태양전지로 고려되어 최근 국내외에서 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히 고분자 태양전지는 가볍고, 박막으로 만들 수 있으며, 구부릴 수 있는 장점으로 인해 그 역할이 더욱 기대되고 있다. 최근에 좁은 밴드갭을 가지는 Quinoxaline유도체를 기초로 한 고분자 태양전지의 경우 높은 효율을 보여주고 있다. 그리하여 본 연구에서는 Difluoro-Quinoxaline을 기초로 하는 새로운 전자주개물질을 디자인 하였고 합성하였다. 합성한 물질의 solubility를 향상시키고자 Hexyl기를 치환하였다. Difluoro-Quinoxaline유도체와 Thiophene과의 고분자는 Stille중합으로 합성되었으며, 분자량, 열적 안정성, UV-vis흡수 등을 측정을 통하여 고분자의 특성을 살펴보았다.