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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 진성호
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수15
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2021
Siloxane-Functionalized Side Chains Conjugated Polymer with Thieno[3,2-b]thiophene for Non-fullerene Organic Solar Cells
박형진
,
제갈영순
,
진성호
한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집
2021.10
학술대회자료
Siloxane Side Chains Substituted Benzotriazole Based Polymer for Organic Solar Cells
박형진
,
타바마니 구굴라한트
,
제갈영순
외 1명
한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집
2021.04
학술대회자료
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유기 및 페로브스카이트 태양 전지는 저비용, 가공성 및 대면적 개발을 중심으로 차세대 태양전지를 개발하고 있다. 본 연구에서 전자주개 물질로 벤조다이사이오펜 유도체를 도입하였고 전자받개 물질로 실록산기를 포함하는 벤조트리아졸 유도체를 사용하여 Stille coupling 반응으로 넓은 밴드갭을 공액 중합체인 Nap-SiBTA1, Nap-SiBTA2, Nap2-SiBTA2를 설계 및 합성하였다. 합성된 고분자의 열적, 광학적 및 전기화학적 특성을 평가하여 태양전지의 물질로서 활용 가능성을 확인하였다. Nap-SiBTA2:ITIC 기반 비 풀러렌 유기태양전지는 0.77 V의 개방 회로 전압, 12.70 mA cm-2의 단락 전류 밀도 65.38의 충진 계수를 포함한 6.50%의 전력변환효율을 보여주었다. 이는 Nap-SiBTA2:ITIC 기반 장치가 보다 우수한 성능을 가지고 있다는 것을 알 수 있다. 흥미롭게도, Nap-SiBTA2는 정공 수송 물질로써 페로브스카이트 태양전지에서 1.10 V의 개방 회로 전압, 25.28 mA cm-2의 단락 전류 밀도 78.00의 충진 계수를 포함한 21.69%의 우수한 전력변환효율을 보여주었다. 이러한 연구 결과로 실록산기를 포함한 벤조다이사이오펜 및 벤조트리아졸 기반의 공액 고분자는 유기 및 페로브스카이트 태양 전지를 위한 합성 및 제작을 위한 유망한 전략을 제공한다.
목차
1. Introduction 12. Theory 42.1. Organic solar cells 42.2. Working principle of organic solar cells 62.2.1. Light absorption 62.2.2. Exciton diffusion 72.2.3. Excition dissociation 72.2.4. Charge transport and collection 72.3. Conversion efficiency of organic solar cells parameters 92.3.1. Open-circuit voltage (Voc) 102.3.2. Short-circuit current density (Jsc) 102.3.3. Fill factor (FF) 102.3.4. Power conversion efficiency (PCE) 112.4. Materials of organic solar cells 122.5. Perovskite solar cells. 142.5.1. Background of perovskite 142.5.2. Working principle of perovskite solar cells 152.5.3. Device architectures of perovskite solar cells 163. Experimental 173.1. Materials and instruments 173.2. Synthetic route of donor materials 183.2.1. Synthesis of 1-bromo-4-((2-hexyldecyl)oxy)naphthalene (1) 183.2.2. Synthesis of 2-(4-((2-hexyldecyl)oxy)naphthalene-1-yl)thiophene (2) 183.2.3. Synthesis of 4,8-bis(5-(4-((2-hexyldecyl)oxy)naphthalene-1-yl)thiophene-2-yl)benzo[1, 2-b:4,5-b'']dithiophene (3) 193.2.4. Synthesis of (4,8-bis(5-(4-((2-hexyldecyl)oxy)naphthalen-1-yl)thiophen-2-yl)benzo[1,2-b:4,5-b'']dithiophene-2,6-diyl)bis(trimethylstannane) (Nap2) 193.3. Synthetic route of acceptor materials 223.3.1. Synthesis of 5,6-difluoro-1H-benzo[d][1,2,3]triazole (1) 223.3.2. Synthesis of 5,6-difluoro-2-(hex-5-en-1-yl)-2H-benzo[d][1,2,3]triazole (2) 223.3.3. Synthesis of 5,6-difluoro-2-(6-(1,1,1,3,5,5,5-heptamethyltrisiloxan-3-yl)he xyl)-2H-benzo[d][1,2,3]triazole (3) 233.3.4. Synthesis of 5,6-difluoro-2-(6-(1,1,1,3,5,5,5-heptamethyltrisiloxan-3-yl)he xyl)-4,7-bis(trimethylsilyl)-2H-benzo[d][1,2,3]triazole (4) 233.3.5. Synthesis of 4,7-dibromo-5,6-difluoro-2-(6-(1,1,1,3,5,5,5-heptamethyltrisil oxan-3-yl) hexyl)-2H-benzo[d][1,2,3]triazole (5) 243.3.6. Synthesis of tributyl(6-undecylthieno[3,2-b]thiophene-2-yl)stannane (5a) 243.3.7. Synthesis of tributyl(thieno[3,2-b]thiophene-2-yl)stannane (5b) 243.3.8. Synthesis of 5,6-difluoro-2-(6-(1,1,1,3,5,5,5-heptamethyltrisiloxan-3-yl)he xyl)-4,7-bis(6-undecylthieno[3,2-b]thiophen-2-yl)-2H-benzo[d][1,2,3]triazole (6a) 253.3.9. Synthesis of 5,6-difluoro-2-(6-(1,1,1,3,5,5,5-heptamethyltrisiloxan-3-yl)he xyl)-4,7-bis(thieno[3,2-b]thiophen-2-yl)-2H-benzo[d][1,2,3]triazole (6b) 253.3.10. Synthesis of 4,7-bis(5-bromo-6-undecylthieno[3,2-b]thiophen-2-yl)-5,6-difluoro-2-(6-(1,1,1,3,5,5,5-heptamethyltrisiloxan-3-yl)hexyl)-2H-benzo[d][1,2,3]triazole (SiBTA1) 263.3.11. Synthesis of 4,7-bis(5-bromothieno[3,2-b]thiophen-2-yl)-5,6-difluoro-2-(6-(1,1,1,3,5,5,5-heptamethyltrisiloxan-3-yl)hexyl)-2H-benzo[d][1,2,3]triazole (SiBTA2) 263.4. General polymerization procedure for Nap-SiBTA1, Nap-SiBTA2, Nap2-SiBTA2 293.4.1. Synthesis of Poly[4-(5-(4,8-bis(5-(6-((2-hexyldecyl)oxy)naphthalen-2-yl)thiophen-2-yl)benzo[1,2-b:4,5-b'']dithiophen-2-yl)-6-undecylthieno[3,2-b]thiophen-2-yl)-5,6-difluoro-2-(6-(1,1,1,3,5,5,5-heptamethyltrisiloxan-3-yl)hexyl)-7-(6-undecylthieno[3,2-b]thiophen-2-yl)-2H-benzo[d][1,2,3]triazole] (Nap-SiBTA1) 303.4.2. Synthesis of Poly[4-(5-(4,8-bis(5-(6-((2-hexyldecyl)oxy)naphthalen-2-yl)thiophen-2-yl)benzo[1,2-b:4,5-b'']dithiophen-2-yl)thieno[3,2-b]thiophen-2-yl)-5,6-difluoro-2-(6-(1,1,1, 3,5,5,5-heptamethyltrisiloxan-3-yl)hexyl)-7-(thieno[3,2-b]thiophen-2-yl)-2H-benzo[d][1,2,3] triazole] (Nap-SiBTA2) 303.4.3. Synthesis of Poly[4-(5-(4,8-bis(5-(4-((2-hexyldecyl)oxy)naphthalen-1-yl)thiophen-2-yl)benzo[1,2-b:4,5-b'']dithiophen-2-yl)thieno[3,2-b]thiophen-2-yl)-5,6-difluoro-2-(6-(1,1, 1, 3,5,5,5-heptamethyltrisiloxan-3-yl)hexyl)-7-(thieno[3,2-b]thiophen-2-yl)-2H-benzo[d][1, 2, 3]triazole] (Nap2-SiBTA2) 313.5. Fabrication of organic solar cells 333.6. Fabrication of perovskite solar cells 353.7. Measurements and characterization of the solar cells 374. Results and Discussion 384.1. Synthesis and characterization 384.2. Thermal properties 464.3. Optical properties 484.4. Electrochemical properties 524.5. Photovoltaic properties of organic solar cells 554.6. Hole and electron mobility studies 594.7. Surface morphology of organic solar cells 624.8. Contact angle studies 644.9. Charge transporting properties of perovskite solar cells 664.10. Photovoltaic performances of perovskite solar cells 675. Conclusion 73Reference 74요약 78
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