유기 태양전지(OSC)는 기계적 유연성, 반투명성, 경량 및 낮은 제조 비용으로 인해 상업적 생산 및 응용 가능성이 높다. 최근 비풀러렌 수용체(NFA) Y6의 A'-DAD-A' 구조가 발견되면서 OSC는 16%가 넘는 높은 전력 변환 효율(PCE)을 달성하였다. 그에 따라, Y6의 체인과 코어 및 말단기의 엔지니어링에 대한 수많은 연구가 진행 중이다.
제3장에서는 Y6의 말단기로 새로운 1,1-dicyanomylene-3-indanone (IC) 유도체를 합성하였고, 이를 통해서 새로운 Y6 유도체 억셉터인 BTP-BO-ICBz를 합성하였다. BTP-BO-ICBz는 알콕시 치환기를 삽입하여 친환경 용매에 대한 용해성이 매우 좋다. 또한, 입체장애를 유발하여 upshift된 bandgap을 가져서, ternary device를 제조할 때, cascade 구조를 형성하여 charge transfer를 원활히 하였다. 또한 그동안 개발된 다른 Y6 유도체와는 다르게 비할로겐 물질이므로 새로운 관점으로써 친환경적인 OSC가 될 수 있다. 우리는 본 연구에서 친환경용매를 사용한 PM6:L8-BO:BTP-BO-ICBz 조합의 광활성층으로 새로운 ternary device를 제작하여 17.25%의 PCE를 달성했다. 제4장에서는 Semitransparent low cost polymer donor인 P(BDT-CHO-TC)와 P(BDT-CHO-TC1Cl)을 합성했다. P(BDT-CHO-TC)와 다르게 P(BDT-CHO-TC1Cl)에는 donor 구조상에 halogen 원소가 있음에 따라서, down-shift된 bandgap을 가지게 되었다. 또한, eco-friendly solvent로 프로세싱하여 Device에 적용 시, P(BDT-CHO-TC)는 BTP-eC9과 조합했을 때, 12.3%의 효율을 보이지만, P(BDT-CHO-TC1Cl)의 경우에는 11.6%의 효율을 보였다. 본 연구를 통하여 친환경 OSC의 PCE를 높이기 위한 전략에 대한 새로운 관점을 보여줄 수 있었다.