표제지
목차
약어 11
초록 12
I. 서론 13
1. 유기 박막 태양전지의 연구 동향 및 배경 13
2. 유기 박막 태양전지의 구조 14
3. 유기 박막 태양전지 작동 원리 15
3-1. 빛의 흡수 및 엑시톤 형성 16
3-2. 엑시톤의 확산 및 D/A 계면에서의 전하분리 16
3-3. 전하의 이동과 수집 18
4. 유기 박막 태양전지의 효율 18
4-1. 개방 전압(open circuit voltage : Voc) 19
4-2. 단락 전류(short circuit current : Isc) 20
4-3. 채움인자 (fill factor : FF) 23
5. 광활성층 물질 24
5-1. 전자 받게 물질 24
5-2. 전자 주게 물질 25
5-3. s,s-다이옥사이드를 포함하는 물질 36
6. 연구목적 38
II. 본론 40
1. 시약 및 기기 40
2. 유기박막 태양전지 소자 제작 41
3. 단량체 및 고분자의 합성 42
3-1. 단량체 합성 43
3-2. 고분자 합성 48
4. 결과 및 고찰 50
4-1. 고분자의 합성 50
4-2. 고분자의 물리적 특성 및 열적 특성 50
4-3. 고분자의 광학적 특성 및 전기적 특성 52
4-4. 유기 박막 트랜지스터 특성 55
4-5. 유기 박막 태양전지 특성 56
III. 결론 60
IV. 참고문헌 61
V. 부록 9
[Appendix 1] ¹H NMR of compound 1 69
[Appendix 2] ¹H NMR of compound 3 69
[Appendix 3] ¹H NMR of compound 4 70
[Appendix 4] ¹H NMR of compound 5 70
[Appendix 5] ¹H NMR and ¹³C NMR of compound 6 71
[Appendix 6] ¹H NMR and ¹³C NMR of compound 7 72
[Appendix 7] ¹H NMR and ¹³C NMR of compound 8 73
[Appendix 8] ¹H NMR of compound 9 74
[Appendix 9] ¹H NMR of compound 10 74
ABSTRACT 77
Table 1. Benzodithiazole-based low bandgap polymers 26
Table 2. Diketopyrrolopyrrole-based low bandgap polymers 27
Table 3. Thienopyrroledione-based low bandgap polymers 29
Table 4. Quinoxaline-based low bandgap polymers 30
Table 5. Isoindigo-based low bandgap polymers 32
Table 6. Benzodithiophene-based low bandgap polymers 33
Table 7. s,s-dioxide containing structures 36
Table 8. Physical properties of PANTOBDT and PANTOTT 51
Table 9. Optical and electrochemical properties of PANTOBDT and PANTOTT 54
Table 10. Photovoltaic characteristics of PANTOBDT and PANTOTT 59
Figure 1. (a) Bi-layer structure and (b) bulk-heterojunction structure 15
Figure 2. General mechanism for photoenergy conversion in excitonic solar cells 17
Figure 3. The parameter of organic solar cell 18
Figure 4. The relationships between the polymer structure, the HOMO, and the open circuit voltage 19
Figure 5. The changes of the polymer HOMO energy levels by acceptors 20
Figure 6. The orbital interactions of donor and accpetor with low band gap energy in the push-pull polymer structure 21
Figure 7. The various polycyclic aromatic compounds 22
Figure 8. Typical eletron acceptor materials 24
Figure 9. TGA plots of the polymers with a heating rate of 10℃/min under an inert atmosphere 51
Figure 10. UV-visible spectra of the polymers 53
Figure 11. Cyclic voltammetric analysis of the polymers 54
Figure 12. Transfer and output characteristics of the polymer thin-film transistors 55
Figure 13. J-V characteristics of photovoltaic cells prepared from (a) PANTOBDT polymers/PC71BM(1:1) blend with DIO and (b) PANTOTT...(이미지참조) 58
Figure 14. AFM tapping mode height images of (a) PANTOBDT/PCBM (1:2), (b) PANTOBDT/PCBM (1:2)+DIO, (c) PANTOTT/PCBM (1:2), and... 59
Scheme 1. Synthetic routes for the monomers 42
Scheme 2. Synthetic routes of the polymers 48