Stretchable electrodes are essential components for next-generation electronic devices such as stretchable solar cells, stretchable light emitting diodes, stretchable displays, and wearable devices. Liquid metals have emerged as a promising candidate material for stretchable electrodes because of their remarkable electrical conductivity and negligible Young’s modulus. However, forming thin films with liquid metals is challenging due to their high surface tension. Herein, we introduce a novel liquid metal stretchable electrode architecture (i.e., indium/metallic-interlayer/gallium, InMiG). The metallic-interlayer enhances the electrical conductivity and provides high wettability to gallium, resulting in a smooth and uniform film. The InMiG electrode displays low sheet resistance (<1 Ω/sq) and outstanding stretchability with resistance increasing by 1.9-fold at 100 % strain. In addition, the intrinsically stretchable organic solar cells incorporating the InMiG electrode achieve enhancement of mechanical stability through improving adhesion between top electrode and photoactive layer. Furthermore, the solar cell achieves a high power conversion efficiency of 14.6 % by elevating charge extraction speed of the device.
신축성 전극은 신축성 태양전지, 신축성 발광 다이오드, 신축성 디스플레이, 웨어러블 디바이스 등 차세대 전자 소자의 필수 구성 요소이다. 액체 금속은 높은 전기전도도와 매우 작은 영률로 신축성 전극을 위한 재료로 곽광받고 있다. 하지만, 액체 금속은 높은 표면장력으로 인하여 박막을 형성하기 어렵다. 본 연구에서는 인듐/금속 중간층/갈륨의 새로운 액체 금속 전극 구조를 제시한다. 금속 중간층은 전기전도도를 향상시키며 갈륨에 높은 습윤성을 제공하여 매끄럽고 균일한 갈륨 박막을 형성할 수 있었다. 제작된 전극은 낮은 면저항 (<1 Ω/sq)과 100 % 인장 상황에서 저항이 1.9배 증가하는 높은 신축 특성을 보여준다. 또, 제안된 전극을 이용한 신축성 태양전지는 상부 전극과 광활성층 사이의 접합력 개선을 통해 태양전지의 신축성을 향상시켰다. 뿐만 아니라, 전하 추출 속도가 향상되어 14.6 %의 전력 변환 효율을 가지는 태양전지를 제작할 수 있었다.
