Development of Indandione-Based Donor Polymers with Fluorine and Alkyl Thiophene for Polymer Solar Cells

Abstract

최근 지구 온난화, 에너지 부족, 그리고 환경 오염 문제는 지속 가능한 에너지 해결책을 찾는 데 중요한 과제가 되고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 재생 가능 에너지와 친환경 에너지의 개발이 필수적이며, 그 중에서도 유기태양전지는 유연성, 경량성, 저비용 제조 등의 장점으로 주목받고 있습니다. 그러나 유기 태양전지는 여전히 효율성과 내구성 측면에서 개선이 필요하며, 특히 엑티브 레이어의 공여체 개발이 중요한 연구 분야로 떠오르고 있습니다. 본 연구에서는 플루오린과 티오펜 브릿지를 도입한 인단디온 기반 고분자 공여체의 합성과 특성을 다룹니다. 플루오린을 도입하여 고분자의 분자 내 전하 이동 영역을 적색이동 및 광 흡수 능력을 향상시키는 푸시-풀 구조를 강화시키기 위하여 도입하였습니다. 또한 티오펜 브릿지의 도입은 확장된 공액길이를 통해 단락전류밀도값을 향상시키기 위함입니다. 전자의 이동성 및 구조적 안정성을 증가시키 위하여 BDTF 를 도입한 고분자를 만들었습니다. 전자 수용체로써는 가시광선 영역에서 넓은 흡수 파장 범위를 가지는 비풀러렌 유도체인 Y6BO 를 활용하여 소자를 제조하고 광활성 물질의 광전지 특성을 조사하였습니다. 그 결과, DHT-INDF-BDTF 및 DHT-INDF-T-BDTF 를 기반으로 하는 유기태양전지 소자는 각각 0.16%, 0.12%의 효율을 나타내었습니다.