Alkyl Side-Chain Engineering of Non-Fullerene Acceptors for Large-Area Organic Solar Cells

Eunhee Lim(임은희) 한국고분자학회 2020 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.45 No.2

Influence of CN Substitution on DPP-furan-based Small-molecule Acceptors for Polymer Solar Cells

Eunhee Lim(임은희) 한국고분자학회 2020 폴리머 Vol.44 No.3

본 연구에서는, 스즈키 짝지음 반응을 이용하여 p- 및 o-DPP-F-PhCN의 두 단분자를 합성하여 고분자 태양전지의 비풀러렌계 어셉터로 사용하였다. 치환기의 위치 및 퓨란 효과에 따른 단분자의 물리적 특성 변화를 살펴보았다. 퓨란 그룹의 도입으로 단분자는 더 높은 상전이 온도와 HOMO 및 LUMO 준위를 나타내었다. o-치환 역시 분자의 에너지 준위를 높게 함으로써, o-DPP-F-PhCN의 에너지 준위가 가장 높게 나타났다. 상대적으로 강하고 장파장 이동된 UV-vis 흡수는 o-DPP-F-PhCN의 강한 분자 응집을 나타낸다. P3HT와 DPP-F-PhCN들을 각각 고분자 도너와 비풀러렌계 어셉터로 사용한 고분자 태양전지를 제작하였고, 두 DPP-F-PhCN이 유사한 효율을 나타내었다. o-DPP-F-PhCN의 강한 응집 거동은 외부양자효율에 유리하였으나, 향상된 오비탈 상호작용에 따른 안정화된 LUMO준위로 인해 상대적으로 낮은 개방전압 값을 나타내었다. In this study, two small-molecules, p- and o-DPP-F-PhCN, were synthesized via a Suzuki coupling reaction and used as nonfullerene acceptors (NFAs) for poly(3-hexylthiophene) (P3HT)-based polymer solar cells (PSCs). The physical properties of the molecules were examined in terms of the substituent position and the effect of the furan moiety. The introduction of a furan moiety resulted in higher phase-transition temperatures and higher-lying molecular orbital energy levels of the molecules. Substitution at the ortho position also elevated the energy levels of the molecules, resulting in the highest-lying values for o-DPP-F-PhCN. A relatively enhanced and red-shifted UV–vis absorption of o-DPP-FPhCN indicated its stronger molecular aggregation. PSCs based on two DPP-F-PhCNs exhibited similar device efficiencies. The stronger aggregation behavior of o-DPP-F-PhCN led to a device with a better external quantum efficiency profile; however, the enhanced orbital interactions and resulting stabilized the lowest unoccupied molecular orbital level of o-DPP-F-PhCN led to a relatively low open-circuit voltage.

Comparative Study of Fluorene- and Carbazole-based Polymer Donors for Organic Photovoltaic Cells

Yoonho Eom(엄윤호),Eunhee Lim(임은희) 한국고분자학회 2015 폴리머 Vol.39 No.6

본 연구에서는, 트리아졸을 가지는 플루오렌 및 카바졸 기반의 두 공중합체(PFT2Tz와 PCzT2Tz)를 스즈키 짝지음 반응을 이용하여 합성하였고, ¹H NMR로 이들의 구조를 확인하였다. 두 공중합체는 클로로포름이나 클로로 벤젠과 같은 일반적인 유기용매에서 용해도가 좋았으며, 300 ℃까지 열 안정성을 가졌다. GPC, TGA, CV, UV-vis 분광분석기를 이용하여 두 공중합체의 물리적 특성을 조사하였다. PFT2Tz와 PCzT2Tz의 HOMO 준위는 각각 -5.37 eV과 -5.32 eV로 나타났다. 더 중요하게, PFT2Tz와 비교했을 때, PCzT2Tz 필름은 더 넓고 더 장파장에서 UV-vis 흡수를 나타내었다. 합성한 공중합체를 전자주게로 사용하여 ITO/PEDOT:PSS/공중합체:PC71BM/LiF/Al의 구조로 유기태양전지 소자를 제작하여 그 광전 특성을 조사하였다. PCzT2Tz은 2.79 ㎃/㎠의 단락전류(JSC)와 0.68 V의 개방전압(VOC)과 광전변환효율(PCE) 0.67%를 나타내었고, 이는 같은 조건에서 제작된 PFT2Tz 보다 높은 효율이다(PCE = 0.57%, JSC= 2.16 ㎃/㎠, VOC = 0.83 V, FF = 0.32). PFT2Tz의 상대적으로 높은 개방전압은 낮게 위치하는 HOMO 에너지 준위에 의한 것이다. PCzT2Tz의 높은 광전변환효율은 증가된 UV 흡수로 인한 높은 단락전류 때문이다. We synthesized two triazole-substituted fluorene- and carbazole-based copolymers PFT2Tz and PCzT2Tz by Suzuki-coupling reaction and characterized them with ¹H NMR. The physical properties of the copolymers were investigated with GPC, TGA, CV, and UV-vis absorption spectroscopy. The HOMO energy levels of PFT2Tz and PCzT2Tz were -5.37 and -5.32 eV, respectively. More importantly, PCzT2Tz film had a broader, red-shifted UV absorption than the PFT2Tz. The organic photovoltaic cells were fabricated with a configuration of ITO/PEDOT:PSS/copolymer: PC71BM/LiF/Al using the copolymers as donors. PCzT2Tz showed the higher power conversion efficiency (PCE) of 0.67% (JSC= 2.79 ㎃/㎠, VOC = 0.68 V), compared to PFT2Tz (PCE = 0.57%, JSC = 2.16 ㎃/㎠, VOC = 0.83 V). The relatively high open-circuit voltage of the PCzT2Tz came from the low-lying HOMO level of the PCzT2Tz donor. The higher PCE of PCzT2Tz can be explained by its relatively improved UV absorption and thus higher short-circuit currents.

성인의 학습준비도와 청소년기 학습흥미도 간의 관계 국제 비교: PIAAC과 PISA의 활용

전하람(Haram Jeon),이경양(Kyoungyang Lee),임은희(Eunhee Lim),윤민주(Minju Yun) 중앙대학교 한국교육문제연구소 2021 한국교육문제연구 Vol.39 No.4

본 연구는 평생교육 참여 활성화를 위해 중요한 태도인 성인의 학습준비도(Readiness to Learn; RtL)를 결정하는데 있어 청소년기 학습흥미도가 유의한 영향을 미치는지 실증 분석한 것이다. 이와 관련하여 국제 성인역량평가(The Programme for the International Assessment of Adult Competencies; PIAAC)에서는 한국 성인 학습자들이 다른 참여국에 비해 상대적으로 학습준비도가 낮음을 보고한 바 있다. 성인의 학습준비도에 영향을 미칠 수 있는 개인 및 국가 수준의 변인 중, 본 연구에서는 국가 아비투스(National habitus)의 개념을 적용하여 청소년 시기의 학습흥미도가 성인이 되었을 때의 학습준비도에 영향을 미칠 수 있는지 살펴보았다. 이를 위해 본 연구는 PIAAC 2011년 조사에 참여한 9개국(노르웨이, 덴마크, 미국, 스웨덴, 아일랜드, 이탈리아, 체코, 핀란드, 한국)의 25~34세 7,742명을 대상으로 PISA 2000에서 수집된 15세 청소년기 읽기 및 수학 흥미도 국가 평균점수가 성인의 학습준비도와 유의미한 관계를 보이는지 살펴보기 위해 다층모형(Multi-level regression modeling)을 통해 분석하였다. 분석 결과, 개인 및 국가 수준의 통제변수를 고려한 후에도 청소년기의 국가 평균 읽기 및 수학 흥미도가 성인 개인의 학습준비도에 통계적으로 유의한 정적 관계를 보이는 것을 보여주었다. 이러한 결과를 토대로 국제비교 분석에서 꾸준히 제기되어 온 한국 청소년의 낮은 학습흥미도가 성인의 학습준비도 저하 등 평생학습 참여 활성화에 부정적인 영향을 미칠 가능성이 있음을 지적하고 이를 개선하기 위한 방안을 논의하였다. This study conducted an empirical analysis to observe whether the adolescent learning interest had a significant effect on determining adult learning readiness (RtL), which is considered as an important attitude to promote participation in lifelong education. The Programme for the International Assessment of Adult Competencies (PIAAC) reports that Korean adult learners are relatively less prepared to learn than the equivalents in the participating countries. Among the variables at the individual and national level that can determine the level of RtL, this study applied the concept of national habitus to examine the long-lasting effect of adolescents’ learning interests on increasing or decreasing the level of RtL in adulthood. We analyzed the effect of the national average of reading and math interest in adolescents aged 15 collected in the PISA 2000 on their RtL of 7,742 people aged 25 to 34 from 9 countries who participated in the 2011 survey, employing multi-level regression modeling. As a result, it was found that even after considering the control variables at the individual and national level, the national average reading and math interest in adolescence showed a statistically significant positive relationship with the learning readiness of adult individuals. Based on these results, it was pointed out that the low learning interest of Korean adolescents, which has been steadily noticed in comparative studies in education, had a negatively effect on RtL and consequently the participation rate in lifelong learning among adults. As conclusion, relevant theoretical and political implications were discussed.

Polymer Solar Cells based on a Furan-containing Asymmetric Nonfullerene Acceptor

Seunggyun Hong(홍승균),Chang Eun Song(송창은),Eunhee Lim(임은희) 한국고분자학회 2020 폴리머 Vol.44 No.5

고분자 태양전지의 어셉터로 비접합된 전자 주는 thiophene-furan 중심과 전자 끄는 옥틸로다닌 말단 그룹으로 이루어진 비대칭 비풀러렌 단분자 TF-ORH가 설계되었다. TF-ORH은 Knoevenagel 축합과 스즈끼 짝지음 반응을 통해 합성되었다. TF-ORH는 소자 제작에 충분한 열 안정성 및 용해도를 나타냈다. 용액과 비교하여, TF-ORH 필름은 596 nm에서 최대 흡수를 가지는 장파장 이동된(J-aggregation) UV-Vis 흡수를 나타내었고, 이는 저밴드갭 고분자 도너인 PTB7-Th의 특성과 상호보완적이다. 퓨란의 도입으로 thiophene 유사체인 T2-ORH와 비교하여 분자 궤도 에너지 준위들은 높아졌다. 활성층으로서 PTB7-Th:TF-ORH 블렌드 필름을 사용하여 제작된 고분자 태양전지 소자는 0.88V의 개방전압과 0.70 eV의 낮은 에너지 손실로 1.21%의 전력 변환 효율을 나타냈다. An asymmetric nonfullerene small molecule, TF-ORH, containing a nonfused electron-donating core of thiophene, furan and electron-withdrawing octylrhodanine (ORH) end groups was designed as an acceptor for polymer solar cells (PSCs). TF-ORH was synthesized via Knoevenagel condensation and the Suzuki coupling reaction. TF-ORH exhibited sufficient thermal stability and solubility for device fabrication. Compared to solution, TF-ORH film showed a redshifted UV–Vis absorption with an absorption maximum at 596 nm (J-aggregation), which is complementary with that of the low bandgap polymer donor of poly[4,8-bis(5-(2-ethylhexyl)thiophen-2-yl)benzo[1,2-b:4,5-b"]dithiophene-co-3- fluorothieno[3,4-b]thiophene-2-carboxylate] (PTB7-Th). The introduction of furan elevated the molecular orbital energy levels of TF-ORH compared to the thiophene analog, T2-ORH. Finally, a PSC fabricated using a PTB7-Th:TF-ORH blend film as the active layer exhibited a power conversion efficiency of 1.21% with an open-circuit voltage of 0.88 V and a small energy loss of 0.70 eV.

p-Type Organic Thin Film Transistors Based on Biphenyl and Fluorene End-Capped Fused Bithiophenes

Noh, Yong-Young,Kim, Dong-Yu,Shim, Hong-Ku,Lim, Eunhee,Jung, Byung-Jun 한국공업화학회 2004 응용화학 Vol.8 No.2

We report on high performance and stable novel p-type active oligomers for organic thin film transistors based on a structural combination of fused bithiophene with fluorene or biphenyl unit. A higher field-effect mobility and device stability after UV irradiation was achieved with biphenyl end-capped fused bithiophene (BPTT) than the fluorene end-capped derivative (BFTT). Moreover, it is noteworthy that both molecules, especially BPTT, showed a high performance, almost the same or a slight decrease in field effect mobility and I_(ON)/T_(OFF), even after they were kept under ambient conditions for more than one month.