View : 714 Download: 0

Ternary Organic Photovoltaics Prepared by Sequential Deposition of Single Donor and Binary Acceptors

Title
Ternary Organic Photovoltaics Prepared by Sequential Deposition of Single Donor and Binary Acceptors
Other Titles
연속용액공정을 통한 하나의 전자 주개와 두개의 전자 받개를 이용한 터너리 태양전지에 관한 연구
Authors
조윤주
Issue Date
2018
Department/Major
대학원 화학·나노과학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Advisors
김경곤
Abstract
최근 유기 태양 전지 연구에서 많이 사용되는 터너리 용액 공정은 주로 두개의 전자 주개 물질과 하나의 전자 받개 물질로 구성되어 있다. 그러나 제한적인 물질 구성으로 인해 제한적인 흡수가 일어나게 되며, 개방 전압 역시 전자 받개 물질에 제한된 값을 가지게 된다. 본 연구에서는 지금까지의 터너리 용액 공정의 제한적인 구성을 극복하기 위해 하나의 전자 주개 물질과 두개의 전자 받개 물질을 사용하는 터너리 용액 공정 방법을 사용하였다. 또한, 전자 공여층과 수용층을 각각 최적화하여 고분자의 배열과 결정성을 제어하도록 연속 용액 공정을 사용하였다. 본 연구에서는 하나의 전자 주개 물질로 PDCBT를, 두개의 전자 받개 물질로 각각 PC71BM 물질과 ITIC 물질을 사용하고, 이를 가지고 연속 용액 공정 과정으로 소자를 제작하는 방법을 연구하였다. PDCBT를 하층부에 먼저 코팅하고, PC71BM과 ITIC를 섞은 용액을 상층부에 코팅한다. 결과적으로 ITIC의 장파장 영역 흡수로 인해 단락 전류의 값이 상승한다. 또한, ITIC의 양이 증가함에 따라 비례적으로 개방 전압 값이 커진다. 본 연구를 통해 얻게 된 가장 높은 소자 특성은 0.87V의 개방 전압, 10.12 mA cm-2의 단락 전류, 71%의 필 팩터이고, 이에 따른 최고 전력 변환 효율은 6.22%이다. 이는 전자 받개 물질로 PC71BM 물질 하나만 썼을 때 갖는 0.79V의 개방 전압, 6.09 mA cm-2의 단락 전류, 73%의 필 팩터, 3.54%의 전력 변환 효율 값과 비교하였을 때, 43%의 상승된 전력 변환 효율 값이다.;Ternary blended solution deposition (BSD) has been proved as a promising method to enhance the Power Conversion Efficiencies (PCEs) of organic solar cells (OSCs). However, the current studies of ternary OSCs are focused on blends of two donors and one acceptor. In this report, we fabricated the devices utilizing single donor (PDCBT) and binary acceptors, fullerene acceptor (PC71BM) and non-fullerene acceptor (ITIC). While introducing the ITIC into the acceptor layer, we could get longer wavelength absorption and enhanced VOC with utilizing the higher LUMO level of ITIC. Also, while using the PC71BM into the acceptor layer, the devices could get easier penetration into the PDCBT layer because of symmetric structure of PC71BM. This makes the devices to have better charge transfer comparing to the ITIC only devices. In addition, we prepared the devices in sequential deposition of donor and acceptor layer (SqD) process, which is easy to find optimized condition for solar cells and control nano-scale morphology of the devices. The best resulting ternary solar cell using single donor and binary acceptors in SqD process delivered a PCE of 6.22% with a short circuit current density (JSC) of 10.12mA cm-2, an open circuit voltage (VOC) at 0.87V, and a fill factor (FF) of 71%. Detailed studies unveiled that the improved performance results from enhanced light absorption, working in a parallel-like model and better morphology. These working mechanism and high-performance indicate that ternary OSCs prepared by sequential deposition of single donor and binary acceptors can be a new strategy to boost the efficiency of OSC.
Fulltext
Show the fulltext
Appears in Collections:
일반대학원 > 화학·나노과학과 > Theses_Master
Files in This Item:
There are no files associated with this item.
Export
RIS (EndNote)
XLS (Excel)
XML


qrcode

BROWSE