This dissertation is a study on the principle of spontaneous diffusion phenomenon of polymer - organic solvent mixed solution on fluid substrate and its application to photovoltaic devices. Surface properties of water and polymer-organic solvents are important factors for precisely controlling the spontaneous spreading phenomenon. It is possible to stably form thin polymer layer on water and to apply the film to efficient electronic devices by controlling these surface properties well. In addition nanomorphology including the crystallization, chain alignment, and phase separation in a BHJ film can be efficiently managed in a very short time by controlling spreading flow of organic active layer solution on the water substrate. This nanomorphol-ogy of a photoactive layer exhibits polymer solar cells with a high power conversion efficien-cy of 8.44%. Finally, we confirmed the potential as a technology by using a roll-to-roll pro-cess capable of forming a 1-m-thick polymer film and transferring.
본 학위 논문은 유체기판 위에서 고분자-유기용매 혼합 용액이 보여주는 자발 확산 현상의 원리를 분석하고 그 방법으로 형성된 고분자 박막을 광전소자에 응용한 연구이다. 물과 고분자-유기용매의 표면 특성이 정밀하게 조절된 자발 확산 현상은 물 위에서 매우 얇은 고분자 층을 안정적으로 형성하여 효율적인 전자 소자의 제작을 위해서 적용할 수 있음을 증명하였다. 또한 물 위에서 형성되는 고분자 박막은 빠르게 유기용매가 제거되어 잔류 용매에 의한 고분자의 산화와 상분리가 억제되어 높은 공기 중 공정성을 보였다. 이로 인한 우수한 나노모폴로지는 고분자 태양전지에 적용되었을 때, 최적화된 나노모폴로지의 광활성층을 형성하여 8.44%의 높은 광전변환효율을 보였다. 마지막으로, 1m 길이의 고분자 박막 형성과 전사가 가능한 Roll-to-Roll 공정을 사용하여 기술로서의 잠재력을 확인하였다.
