Low bandgap polymers for photon harvesting in bulk heterojunction solar cells

Journal of Materials Chemistry

Volumn 14, Issue 7, 2004, Pages 1077-1086

  Winder, Christoph ^a   Sariciftci, Niyazi Serdar ^a,b,c,d  

^a JOHANNES KEPLER UNIVERSITY LINZ   (Austria)

^b UNIVERSITY OF VIENNA   (Austria)

^c UNIVERSITY OF STUTTGART   (Germany)

^d UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

LOW BANDGAP POLYMERS; PHOTON FLUX; PHOTOVOLTAIC SOLAR CELLS; SOLAR SPECTRUM;

ABSORPTION; FULLERENES; HETEROJUNCTIONS; ORGANIC POLYMERS; PHOTONS; SOLAR CELLS;

MATERIALS SCIENCE;

FULLERENE DERIVATIVE; ORGANIC COMPOUND; POLYMER; THIOPHENE DERIVATIVE;

ABSORPTION SPECTROSCOPY; DEVICE; PHOTON; REVIEW; SOLAR ENERGY;

EID: 2042544776     PISSN: 09599428     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/b306630d     Document Type: Review

References (111)

1. C. W. Tang, Appl. Phys. Lett., 1986, 48, 183.
2. D. Wöhrle and D. Meissner, Adv. Mater., 1991, 3, 129.
3. G. Yu, J. Gao, J. C. Hummelen, F. Wudl and A. J. Heeger, Science, 1995, 270, 1789.
4. M. Granström, K. Petritsch, A. C. Arias, A. Lux, M. R. Andersson and R. H. Friend, Nature, 1998, 395, 257.
5. H. Antoniadis. B. R. Hsieh, M. A. Abkowitz, S. A. Jenekhe and M. Stolka. Synth. Met., 1994, 62, 265.
6. J. J. M. Halls, C. A. Walsh, N. C. Greenham, E. A. Marseglia, R. H. Friends, S. C. Moratti and A. B. Holmes, Nature, 1995, 376, 498.
7. G. Yu and A. J. Heeger, J. Appl. Phys., 1995, 78, 4510.
8. S. A. Jenekhe and S. Yi, Appl. Phys. Lett., 2000, 77, 2635.
9. A. J. Breeze, A. Salomon, D. S. Ginley, B. A. Gregg, H. Tillmann and H. H. Hoerhold, Appl. Phys. Lett., 2002, 81, 3085.
10. S. E. Shaheen, C. J. Brabec, N. S. Sariciftci, F. Padinger, T. Fromherz and J. C. Hummelen, Appl. Phys. Lett., 2001, 78, 841.
11. J. J. Dittmer, E. A. Marseglia and R. H. Friend, Adv. Mater., 2000, 12, 1270.
12. D. O. Reagan and M. Graetzel, Nature, 1991, 353, 737.
13. N. C. Greenham, X. Peng and A. P. Alivisatos, Phys. Rev. B, 1996, 54, 17628.
14. H. Hoppe, N. S. Sariciftci and D. Meissner, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 2002, 385, 113.
15. C. J. Brabec, F. Padinger, J. C. Hummelen, R. A. J. Janssen and N. S. Sariciftci, Synth. Met., 1999, 102, 861.
16. S. E. Shaheen, R. Radspinner, N. Peyghambarian and G. E. Jabbour, Appl. Phys. Lett., 2001, 79, 2996.
17. Primary Photoexcitations in Conjugated Polymers: Molecular Exciton versus Semiconductor Band Model, ed. N. S. Sariciftci, World Scientific Publishers, Singapore, 1997.
18. P. B. Miranda, D. Moses and A. J. Heeger, Phys. Rev. B, 2001, 64, 81201.
19. N. S. Sariciftci, L. Smilowitz, A. J. Heeger and F. Wudl, Science, 1992, 258, 1474.
20. C. J. Brabec, G. Zerza, G. Cerullo, S. De-Silvestri, S. Luzatti, J. C. Hummelen and S. Sariciftic, Chem. Phys. Lett., 2001, 340, 232.
21. N. S. Sariciftci and A. J. Heeger, in Handbook of Organic Conductive Molecules and Polymers, vol. 1, ed. H. S. Nalwa, Wiley, New York, 1996, pp. 414-450.
22. P. M. Allemand, G. Srdanov, A. Koch, K. Khemeni, F. Wudl, Y. Rubin, F. N. Diedrich, M. M. Alvarez, S. J. Anz and R. L. Whetten, J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 2780.
23. A. F. Nogueira, I. Montanari, J. Nelson, J. Durrant, C. Winder, N. S. Sariciftci and C. J. Brabec, J. Appl. Phys., 2003, 107, 1567.
24. E. Ehrenfreund, Z. V. Vardeny, O. Brafman and B. Horowitz, Phys. Rev. B, 1987, 36, 1535.
25. C. H. Lee, G. Yu, D. Moses, K. Pakbaz, C. Zhang, N. S. Sariciftci, A. J. Heeger and F. Wudl, Phys. Rev. B., 1993, 48, 15425.
26. N. S. Sariciftci, D. Braun, C. Zhang, V. I. Srdanov, A. J. Heeger, G. Stucky and F. Wudl, Appl. Phys. Lett., 1993, 62, 585.
27. J. J. M. Halls, K. Pichler, R. H. Friend, C. S. Moratti and A. B. Holmes, Appl. Phys. Lett, 1996, 68, 3120.
28. T. Stuebinger and W. Bruetting, J. Appl. Phys., 2001, 90, 3632.
29. A. Haugeneder, M. Neges, C. Kallinger, W. Spirkl, U. Lemmer, J. Feldmann, U. Scherf, E. Harth, A. Guegel and K. Muellen, Phys. Rev. B, 1999, 59, 15326.
30. M. Theander, A. Yartsev, D. Zigmantas, V. Sundstroem, W. Manno, M. R. Andersson and O. Inganaes, Phys. Rev. B, 2000, 61, 12957.
31. M. G. Harrison, J. Gruener and G. C. W. Spencer, Phys. Rev. B, 1997, 55, 7831.
32. L. A. A. Pettersson, L. S. Roman and O. Inganas, J. Appl. Phys., 1999, 86, 487.
33. J. Ronstalski and D. Meissner, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2000, 63, 37.
34. V. Dyakonov, Physica E (Amsterdam), 2002, 14, 53.
35. I. D. Parker, J. Appl. Phys., 1994, 75, 1656.
36. D. Meissner and J. Ronstalski, Synth. Met., 2001, 121, 1551.
37. B. A. Gregg and M. C. Hanna, J. Appl. Phys., 2003, 93, 3605.
38. G. Greczynski, Th. Kugler, M. Keil, W. Osikowicz, M. Fahlman and W. R. Salanck, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom., 2001, 121, 1.
39. J. S. Kim, M. Granstrom, R. H. Friend, N. Johansson, W. R. Salaneck, R. Daik, W. J. Feast and F. Cacialli, J. Appl. Phys., 1998, 84, 6859.
40. C. J. Brabec, N. S. Sariciftci and J. K. Hummelen, Adv. Funct. Mater., 2001, 11, 15.
41. P. Schilinsky, C. Waldauf and C. J. Brabec, Appl. Phys. Lett., 2002, 81, 3885.
42. F. Padinger, R. Rittberger and N. S. Sariciftci, Adv. Funct. Mater., 2003, 13, 85.
43. C. J. Brabec, A. Cravino, D. Meissner, N. S. Sariciftci, T. Fromherz, T. Rispens, L. Sanchez and J. C. Hummelen, Adv. Funct. Mater., 2001, 11, 374.
44. C. J. Brabec, S. E. Shaheen, C. Winder, N. S. Sariciftci and P. Denk, Appl. Phys. Lett., 2002, 80, 1288.
45. L. S. Hung, C. W. Tang and M. G. Mason, Appl. Phys. Lett., 1997, 70, 151.
46. G. E. Jabbour, Y. Kaxabe, S. E. Shaheen, J. F. Wang, M. M. Morrell, B. Kippelen and N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett., 1997, 71, 1762.
47. C. M. Ramsdale, J. A. Barker, A. C. Arias, J. D. MacKenzie, R. H. Friend and N. C. Greenham, J. Appl. Phys., 2002, 92, 4266.
48. H. Frohne, S. Shaheen, C. J. Brabec, D. Mueller, N. S. Sariciftci and K. Meerholz, Chem. Phys. Chem, 2002, 9, 796.
49. H. Kim, S. H. Jin, H. Suh and K. Lee, Proc. SPIE - Int. Soc. Opt. Eng., 2003, in press.
50. P. Peumans, S. Uchida and S. Forrest, Nature, 2003, 425, 158.
51. A. Cravino and N. S. Sariciftci, Nature Mater., 2003, 2, 360.
52. A. Cravino and N. S. Sariciftci, J. Mater. Chem., 2002, 12, 1931.
53. U. Stalmach, B. de Boer, C. Videlot, P. F. van Hutten and G. Hadziioannou, J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 5464.
54. B. de Boer, U. Stalmach, P. F. van Hutten, C. Melzer, V. V. Krasnikov and G. Hadziioannou, Polymer, 2001, 42, 9097.
55. J. J. M. Halls, A. C. Arias, J. D. MacKenzei, W. Wu, M. Inbasekaran, E. P. Woo and R. H. Friend, Adv. Mater., 2000, 12, 498.
56. A. C. Arias, N. Cocoran, M. Banach, R. H. Friend, J. D. MacKenzuie and W. T. S. Huck, Appl. Phys. Lett., 2002, 80, 1695.
57. M. Drees, K. Premaratne, W. Graupner, J. R. Heflin, R. M. Davis, D. Marciu and M. Miller, Appl. Phys. Lett., 2002, 81, 4607.
58. S. A. Jenekhe and X. L. Chen, Science, 1998, 279, 1903.
59. T. Kietzke, D. Neher, J. Landfester, R. Montenegro, R. Guenter and U. Scherf, Nature Mater., 2003, 2, 408.
60. R. E. Peierls, Quantum Theory of Solids, Oxford University Press, London, 1955.
61. J. Roncali, Chem. Rev., 1997, 97, 173.
62. R. Kiesboms, R. Menon and K. Lee, in Handbook of Advanced Electronic and Photonic Materials and Devices 8, ed. H. S. Nalwa. Academic Press, San Diego, 2001, pp. 38-47.
63. F. Wudl, M. Kobayashi and A. J. Heeger, J. Org. Chem., 1994, 49, 3382.
64. H. Meng and F. Wudl, Macromolecules, 2001, 34, 1810.
65. I. Polec, A. Henckens, L. Goris, M. Nicolas, M. A. Loi, P. J. Adriaensens, L. Lutsen, J. V. Manca, D. Vanderzande and N. S. Sariciftci, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem., 2003, 41, 1034.
66. J. L. Bredas, A. J. Heeger and F. Wudl, J. Chem. Phys., 1986, 85, 4673.
67. R. D. McCullough, R. D. Lowe, M. Jayaraman and D. L. Anderson. J. Org. Chem, 1993, 85, 904.
68. T. D. Chen and R. D. Rieke, J. Am. Chem. Soc., 1998, 8, 25.
69. J. L. Bredas, Adv. Mater., 1995, 7, 263.
70. A. Dkhissi, F. Louwet, L. Groenendaal, B. Beljonne, R. Lazzaroni and J. L. Bredas, Chem. Phys. Lett., 2002, 359, 466.
71. L. B. Groenendaal, F. Jonas, D. Freitag, H. Pielartzik and J. R. Reynolds, Adv. Mater., 2000, 12, 481.
72. C. Aribizzani, M. Castellani, C. G. Cerrroni and M. Mastagostino, J. Electroanal. Chem., 1997, 423, 23.
73. M. Castellani, R. Lazzaroni, J. L. Bredas and S. Luzzati, Synth. Met., 1999, 101, 175.
74. A. Cravino, H. Neugebauer, S. Luzzati, M. Castellani, A. Petr, L. Dunsch and N. S. Sariciftci, J. Phys. Chem. B, 2002, 106, 3583.
75. H. Sirringhaus, N. Tessler and R. H. Friend, Science, 1998, 280, 1741.
76. K. Yoshino, S. Nakajima, D.-H. Park and R. Sugimoto. Jpn. J. Appl. Phys., Part 2, 1988, 27, 716.
77. H. J. Fell, E. J. Samuelson, M. R. Andersson, J. Als-Nielsen, G. Grübel and J. Mardalen, Synth. Met., 1995, 73, 279.
78. K. E. Aasmundtvei, E. J. Samuelsen, W. Mammo, M. Svensson, M. R. Andersson, L. A. A. Pettersson and O. Inganäs, Macromolecules, 2000, 33, 5481.
79. M. R. Andersson, O. Thomas, W. Manno, M. Svensson, M. Theander and O. Inganäs, J. Mater. Chem, 1999, 9, 1933.
80. C. J. Brabec, C. Winder, M. C. Scharber, N. S. Sariciftci, J. C. Hummelen, M. Svensson and M. R. Andersson, J. Chem. Phys., 2001, 15, 7235.
81. C. J. Brabec, C. Winder, M. Scharber, N. S. Sariciftci, M. R. Andersson, O. Inganäs and J. C. Hummelen, Mater. Res. Symp. Proc., 2000, 598, B 3.24.1-6.
82. X. Wei, Z. V. Vardeny, N. S. Sariciftci and A. J. Heeger, Phys. Rev. B, 1996, 53, 2187.
83. R. Österbacka, C. P. An, X. M. Jiang and Z. V. Vardeny, Science, 2000, 287, 839.
84. D. Beljonne, J. Cornil, H. Sirringhaus, P. J. Brown, M. Shkunov, R. H. Friend and J. L. Bredas, Adv. Funct. Mater., 2001, 11, 229.
85. L. S. Roman, W. Manno, L. A. A. Pettersson, M. R. Andersson and O. Inganäs, Adv. Mater., 1998, 10, 774.
86. U. Scherf and E. W. List, Adv. Mater., 2002, 14, 477.
87. A. Charas, J. Morgado, J. M. G. Martinho, L. Alcacer, S. F. Lim, R. H. Friend and F. Cacialli, Polymer, 2003, 44, 1843.
88. R. Pacios and D. D. C. Bradley, Synth. Met., 2002, 127, 261.
89. M. Svensson, F. Zhang, S. C. Veenstra, W. J. H. Verhees, J. C. Hummelen, J. M. Kroon. O. Inganaes and M. R. Andersson, Adv. Mater., 2003, 15, 988.
90. A. Dhanabalan, P. A. van Hal, J. K. J. van Duren and R. A. J. Janssen, Synth. Met, 2001, 121, 2175.
91. A. Dhanabalan, J. K. J. van Duren, P. A. Van Hal, J. L. J. van Dongen and R. A. J. Janssen, Adv. Funct. Mater., 2001, 11, 255.
92. D. Muehlbacher, H. Neugebauer, A. Cravino, N. S. Sariciftci, J. K. J. van Duren, A. Dhanabalan, P. van Hal, R. A. J. Janssen and J. K. Hummelen, Mol. Cryst Liq. Cryst., 2002, 385, 85.
93. J. K. J. van Duren, A. Dhanabalan, P. A. van Hal and R. A. J. Janssen, Synth. Met., 2001, 121, 1587.
94. C. J. Brabec, C. Winder, N. S. Sariciftci, H. C. Hummelen, A. Dhanabalan, P. A. van Hal and R. A. J. Janssen, Adv. Funct. Mater., 2002, 12, 709.
95. C. Winder, G. Matt, J. C. Hummelen, R. A. J. Janssen, N. S. Sariciftci and C. J. Brabec, Thin Solid Films, 2002, 403-404, 373.
96. G. Yu, H. Nishino, A. J. Heeger, T. A. Chen and R. D. Rieke, Synth. Met., 1995, 72, 249.
97. S. Tasch, E. J. W. List, C. Hochfilzer, G. Leising, P. Schlichting, U. Rohr, Y. Geerts, U. Scherf and K. Müllen, Phys. Rev. B, 1997, 56, 4479.
98. B. Hu, N. Zhang and F. E. Karasz, J. Appl. Phys, 1998, 83, 6002.
99. P. Peumans, A. Yakimov and S. R. Forrest, J. Appl. Phys., 2003, 93, 3693.
100. L. Sicot, B. Geffroy, A. Lorin, P. Raimond, C. Sentein and J. M. Nunzi, J. Appl. Phys., 2001, 90, 1047.
101. S. S. Pandey, K. Rikitake, W. Takashima and K. Kaneto, Curr. Appl. Phys., 2003, 3, 107.
102. D. Kuciauskas, S. Linz, G. R. Seely, A. L. Moore, T. A. Moore, D. Gust, T. Drovetskaya, C. A. Reed and P. D. W. Boyd, J. Phys. Chem., 1996, 100, 15926.
103. E. Peeters, P. A. van Hal, J. Knool, C. J. Brabec, N. S. Sariciftci, J. C. Hummelen and R. A. J. Janssen, J. Phys. Chem. B, 2000, 104, 10174.
104. M. A. Loi, P. Denk, H. Hoppe, H. Neugebauer, C. Winder, D. Meissner, C. J. Brabec, N. S. Sariciftci, A. Gouloumis, P. Vazquez and T. Torres, J. Mater. Chem., 2003, 13, 700.
105. L. Chen, L. S. Roman, D. M. Johanson, M. Svensson, M. R. Andersson, R. A. J. Janssen and O. Inganaes, Adv. Mater., 2000, 12, 1110.
106. H. Hiramoto, M. Suezaki and M. Yokoyama, Chem. Lett., 1990, 3, 327.
107. A. Yakimov and S. Forrest, Appl. Phys. Lett., 2002, 80, 1667.
108. M. Niggemann, B. Bläsi, A. Gombert, A. Hinsch, H. Hoppe, P. Lalanne, D. Meissner and V. Wittwer, Proceedings of the 17th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 2001.
109. L. S. Roman, O. Inganaes, T. Granlund, T. Nyberg, M. Svensson, M. R. Andersson and J. C. Hummelen, Adv. Mater., 2000, 12, 189.
110. W. U. Huynh, J. J. Dittmer and A. P. Alivisatos, Science, 2002, 295, 2425.
111. J. Krueger, R. Plass, M. Graetzel and H. J. Matthieu, Appl. Phys. Lett., 2002, 81, 367.