While bulk heterojunction (BHJ) organic solar cells have demonstrated high performance, they face stability challenges. This study introduces an approach to control vertical phase separation of an almost complete bilayer structure by thermal annealing. Planar heterojunction (PHJ) organic solar cells are fabricated using PC₇₁BM/PTB7-Th bilayers through spin coating and film transfer. This method minimizes interlayer mixing and allows control of mixed regions via annealing time. PC₇₁BM diffusion created additional percolation pathways, affecting device characteristics. PHJ devices maintain 65% of their initial efficiency after 8 h of thermal stability testing at 100 ℃, while BHJ devices degrade to a quarter of the initial efficiency. This study demonstrates that the formation of additional percolation pathways in PHJ can potentially improve both the performance and stability of organic solar cells.

벌크 이종접합(BHJ) 유기 태양전지는 높은 성능을 보이지만 안정성 문제에 직면해 있다. 본 연구는 거의 완전한 이중층 구조와 열 어닐링을 사용하여 수직 모폴로지를 제어하는 새로운 접근법을 소개한다. 스핀 코팅 및 필름 전사 방법을 통해 풀러렌 유도체인 PC₇₁BM과 고분자 도너인 PTB7-Th 이중층 평면 이종접합(PHJ) 유기 태양전지를 제작했다. 이 방법은 층간 혼합을 최소화하고 어닐링 시간을 통해 혼합 영역을 제어할 수 있게 한다. PC₇₁BM 확산은 추가적인 투과 경로를 생성하여 소자 특성에 영향을 주었다. 100 ℃에서 8시간 동안 진행된 열 안정성 테스트에서 PHJ 소자는 초기 효율의 65%를 유지한 반면, BHJ 소자는 초기 효율의 4분의 1수준으로 저하되었다. 이 연구는 PHJ에서 추가적인 투과 경로 형성이 유기 태양전지의 성능과 안정성을 동시에 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 보여준다.

Keywords: organic solar cells, planar heterojunctions, fullerene acceptors, molecular diffusion.