A small molecule solar cell has becoming an emerging field in organic photovoltaics. Small molecules tend to have well-defined structures, high purity and balanced charge carrier mobility. However, low viscosity and de-wetting properties should be solved to enhance the performance of small molecule solar cells. To solve this problem, the addition of polymer which is especially one of polymers as donor materials was proposed. In addition, this polymer was expected to not only overcome small molecules’ low viscosity but also function as a ternary material in the active layer. In this experiment, PCE10 which is a ternary polymer was blended with DTS(FBTTh2)2, small molecules widely used in organic photovoltaics, and the highly efficient ternary blend solar cells were obtained. Specifically, the ternary blend solar cell when the condition is DTS(FBTTh2)2 : PCE10 = 0.7 : 0.3 can get high short-circuit current, fill factor, and power conversion efficiency over 9%. Various analyses such as light absorption, EQE/IQE, photoluminescence, atomic force microscopy, mobility, x-ray diffraction and so on were performed in this experiment. According to these analyses, charge transport enhancement was considered to be a major factor to improve the performance of ternary blend solar cells based on small molecules.
유기 태양 전지 분야에서 저분자 유기 태양 전지는 떠오르는 분야이다. 저분자는 명확한 구조, 높은 순도, 균형 잡힌 전하 이동도를 가지고 있다. 그러나 낮은 점성과 낮은 젖음 현상은 저분자 유기 태양 전지 성능 향상을 위한 극복 과제이다. 이 문제를 해결하기 위해 또 하나의 전자 주개 물질로 사용될 수 있는 고분자를 첨가하는 것을 논문에서 제안하였다. 이 고분자는 단순히 저분자의 낮은 점성을 극복할 뿐만 아니라 활성층에서 터너리 물질로 사용될 수 있다. 실험에서는 PCE10을 터너리 고분자로 사용하였고 저분자로는 가장 많이 사용되는 DTS(FBTTh2)2를 사용하였다. 특히 DTS(FBTTh2)2 : PCE10 = 0.7 : 0.3 일때 가장 높은 단락 전류, fill factor를 가지고 9%가 넘는 효율을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 흡수도, EQE/IQE, 광발광, 원자간력 현미경, 전하 이동도, x-ray 회절 분석등을 다양한 분석으로 사용하였다. 이러한 분석들을 통해서 저분자 기반 터너리 유기 태양 전지의 성능을 향상 시키는 주요 원인이 전하 수송 향상임을 알 수 있었다.
