불소 첨가 효과(유기 태양전지)

불소(F)는 전기음성도가 4.0인 가장 큰 전기음성 원자이다.수소 원자와 비교했을 때 비슷한 크기이지만 완전히 다른 전기적 특성을 나타낸다. 

불소를 폴리머 백본의 수소와 교체함으로써 얻는 장점은 원자의 공간적 배치를 흐트리지 않고 에너지 준위를 제어할 수 있다는 것이다.  

불소 첨가된 복합 재료는 최근에 유기 태양전지 성능 향상을 위해 체계적으로 연구되고 있다. 

불소를 TT와 BDT 유닛에 첨가했을 때 반복 유닛에 결합된 불소 당 HOMO 준위를 대략 0.1 eV 낮췄다.  

스타급 폴리머 PTB7은 기존 폴리머/플러렌 혼합물에서 효율 7%을 깬 최초의 폴리머이다. 

더우기, 불소 첨가 효과는 에너지 준위를 변화시키는 것 뿐아니라 바닥 상태와 여기 상태 사이의 반복 폴리머 유닛내의 쌍극자 모멘트를 변화시킨다. 또한 폴리머/플러렌 호합성에 영향을 준다. 

쌍극자의 변화와 변환효율과 상관관계가 관찰되었다. 

참조:  How to design low bandgap polymers for highly efficient organic solar cells, Tao Xu and Luping Yu, Materials Today, Volume 17, Number 1, January/February 2014.