유기 태양 전지에서 감소된 우르바흐 에너지와 비복사 재조합을 위한 고성능 폴리티오펜 설계에 대한 통찰

초록 고효율 폴리티오펜(PT) 유기 태양 전지(OSC)를 추구하는 과정에서 비복사 재조합의 감소가 중요한 도전 과제가 됩니다. 본 연구는 폴리디티에닐티아졸로티아졸(PTTz) 기반 PT 테르폴리머인 PTTz-Tz 및 PTTz-TzT를 포괄적으로 탐구하며, 분자 구조 변형이 이러한 폴리머의 집합 동역학과 방향에 큰 영향을 미침을 입증합니다. 특히 PTTz-TzT는 스핀 코팅 중에 빠른 정렬 집합을 달성하여 과도한 폴리머 집합을 효과적으로 억제하고, 수용체와 혼합 시 적절한 상 분리를 촉진합니다. 한편, PTTz-TzT는 본질적으로 얼굴을 향한 방향성을 취하여, 수용체 통합 후 PTTz-Tz의 본질적인 가장자리를 향한 방향성과 비교할 때 수직 방향으로 더 구조화된 π–π 스태킹을 초래합니다. 이러한 요인들이 집합 에너지를 낮추고 PTTz-TzT 기반 OSC에서 비복사 재조합의 상당한 감소에 기여하여 16%를 초과하는 높은 광전 변환 효율(PCE)을 실현합니다. 또한 PTTz-TzT는 19.11%의 두드러진 PCE를 삼원 혼합 전략을 통해 얻었으며, 이는 OSC에서 보고된 가장 높은 값 중 하나입니다. 이 연구는 PT 기반 폴리머에서 집합 동역학과 방향의 중요성을 강조하며, 특히 우르바흐 에너지와 비복사 재조합과 관련하여 고성능 폴리티오펜 기증자 설계를 위한 새로운 통찰을 제공합니다.