Stretchable organic solar cells (SOSCs) have been attracting paramount attention due to the increasing demand for off-grid power sources for wearable electronics. Since conventional solar cells contain brittle materials such as oxides and rigid metal electrodes, cracks easily generate and propagate under mild tensile strain. To overcome this issue, intrinsically SOSCs, which have stretchability on all layers, have been reported. However, the stretchability of these SOSCs is still insufficient to be applied to wearable devices which have to accommodate the strain of more than 40%. Moreover, under the tensile strain, the degradation mechanisms of SOSCs have scarcely been studied. In this work, by revealing the fact that PEDOT:PSS, a widely used material as an electrode of optoelectronics, is a crack-initiating layer, we successfully improved the stretchability of SOSCs through the control of interfacial adhesion between the substrate and PEDOT:PSS. Furthermore, the effect of cracks on devices was investigated through changes in parameters and PCE in tensile conditions.
스트레처블 유기 태양전지는 웨어러블 전자기기의 독립적인 외부 전원 수요 증가로 인해 많은 관심을 받고 있다. 기존의 태양전지는 산화물 및 강성 금속 전극과 같은 깨지기 쉬운 물질을 포함하고 있기 때문에 약한 인장 변형률 하에서도 균열이 쉽게 발생되고 전파된다. 이 문제를 극복하기 위해 모든 층이 신축성을 가지는 소재고유형 스트레처블 유기 태양전지가 보고되었다. 하지만 이러한 태양전지의 신축성은 40% 이상의 변형률을 수용해야 하는 웨어러블 기기에 적용하기에는 여전히 부족하다. 또한, 소자를 인장하는 동안 태양전지의 열화 원인에 대한 연구는 거의 진행되지 않았다. 본 연구에서는 광전자소자에서 전극으로 사용되는 소재인 PEDOT:PSS가 인장 상황에서 균열이 가장 먼저 생기는 병목 층임을 밝히고, 기판과 전극 사이의 접합력 증가를 통해 스트레처블 태양전지의 신축성을 향상시키는데 성공했다. 더 나아가, 인장 상황에서 매개변수와 전력변환효율의 변화를 통해 인장 시 발생한 균열이 소자에 미치는 영향을 설명하였다.
