Exciton-dissociation and charge-recombination processes in pentacene/C 60 solar cells: Theoretical insight into the impact of interface geometry

Journal of the American Chemical Society

Volumn 131, Issue 43, 2009, Pages 15777-15783

  Yi, Yuanping ^a   Coropceanu, Veaceslav ^a   Brédas, Jean Luc ^a  

^a GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BI-LAYER; BI-LAYER DEVICES; BULK HETEROJUNCTION; CHARGE RECOMBINATIONS; CHARGE TRANSFER STATE; DISSOCIATION PROCESS; ELECTRONIC COUPLING; EXCITON DISSOCIATION; GEOMETRICAL CONFIGURATIONS; INTERFACE GEOMETRY; MOBILE CHARGE CARRIERS; ORGANIC SOLAR CELL; PARALLEL CONFIGURATION; PENTACENES; QUANTUM-MECHANICAL CALCULATION; RECOMBINATION PROCESS;

DISSOCIATION; EXCITONS; FULLERENES; PHOTOVOLTAIC CELLS; SEMICONDUCTING ORGANIC COMPOUNDS; SOLAR CELLS;

HETEROJUNCTIONS;

ALKENE DERIVATIVE; FULLERENE;

ARTICLE; COMPLEX FORMATION; DEVICE; DISSOCIATION; ELECTROCHEMISTRY; MOLECULAR DYNAMICS; QUANTUM MECHANICS;

EID: 70350648834     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja905975w     Document Type: Article

References (56)

1. Scharber, M. C.; Mühlbacher, D.; Koppe, M.; Denk, P.; Waldauf, C.; Heeger, A. J.; Brabec, C. J. Adv. Mater. 2006, 18, 789-794.
2. Gunes, S.; Neugebauer, H.; Sariciftci, N. S. Chem. Rev. 2007, 107, 1324-1338.
3. Kroon, R.; Lenes, M.; Hummelen, J. C.; Blom, P. W. M.; De Boer, B. Polym. Rev. 2008, 48, 531-582.
4. Mayer, A. C.; Scully, S. R.; Hardin, B. E.; Rowell, M. W.; McGehee, M. D. Mater. Today 2007, 10, 28-33.
5. Kippelen, B.; Brédas, J. L. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 251-261.
6. Thompson, B. C.; Frechet, J. M. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 58-77.
7. Rand, B. P.; Burk, D. P.; Forrest, S. R. Phys. Rev. B 2007, 75, 659-676.
8. Riede, M.; Mueller, T.; Tress, W.; Schueppel, R.; Leo, K. Nanotechnology 2008, 19, 424001.
9. Lloyd, M. T.; Anthony, J. E.; Malliaras, G. G. Mater. Today 2007, 10, 34-41.
10. Brédas, J.-L.; Norton, J. E.; Cornil, J.; Coropceanu, V. Acc. Chem. Res., published ASAP online Aug 4, 2009 (http://dx.doi.org/10.1021/ ar900099h).
11. Potscavage, W. J.; Yoo, S.; Kippelen, B. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 193308.
12. Li, N.; Lassiter, B. E.; Lunt, R. R.; Wei, G.; Forrest, S. R. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 023307.
13. Perez, M. D.; Borek, C.; Forrest, S. R.; Thompson, M. E. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9281-9286.
14. Yoo, S.; Domercq, B.; Kippelen, B. Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 5427-5429.
15. Yoo, S.; Potscavage, W. J.; Domercq, B.; Han, S.-H.; Li, T.-D.; Jones, S. C.; Szoszkiewicz, R.; Levi, D.; Riedo, E.; Marder, S. R.; Kippelen, B. Solid-State Electron. 2007, 51, 1367-1375.
16. Yoo, S.; Domercq, B.; Kippelen, B. J. Appl. Phys. 2005, 97, 103706.
17. Palilis, L. C.; Lane, P. A.; Kushto, G. P.; Purushothaman, B.; Anthony, J. E.; Kafafi, Z. H. Org. Electron. 2008, 9, 747-752.
18. Sullivan, P.; Jones, T. S. Org. Electron. 2008, 9, 656-660.
19. Nanditha, D. M.; Dissanayake, M.; Hatton, R. A.; Curry, R. J.; Silva, S. R. P. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 113505.
20. Pandey, A. K.; Shaw, P. E.; Samuel, I. D. W.; Nunzi, J. M. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 103303.
21. Yang, J.; Nguyen, T. Q. Org. Electron. 2007, 8, 566-574.
22. Salzmann, I.; Duhm, S.; Opitz, R.; Johnson, R. L.; Rabe, J. P.; Koch, N. J. Appl. Phys. 2008, 104, 114518.
23. Cheyns, D.; Gommans, H.; Odijk, M.; Poortmans, J.; Heremans, P. Sol. Energy Mater. 2007, 91, 399-404.
24. Pandey, A. K.; Nunzi, J.-M. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 213506.
25. Dissanayake, D. M. N. M.; Adikaari, A. A. D. T.; Curry, R. J.; Hatton, R. A.; Silva, S. R. P. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 253502.
26. Kinoshita, Y.; Hasobe, T.; Murata, H. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 083518.
27. Tseng, C.-T.; Cheng, Y.-H.; Lee, M.-C. M.; Han, C.-C.; Cheng, C.-H.; Tao, Y.-T. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 233510.
28. Coropceanu, V.; Cornil, J.; da Silva Filho, D. A.; Olivier, Y.; Silbey, R.; Brédas, J. L. Chem. Rev. 2007, 107, 926-952.
29. Zheng, Y.; Pregler, S. K.; Myers, J. D.; Ouyang, J. M.; Sinnott, S. B.; Xue, J. G. J. Vac. Sci. Technol. B 2009, 27, 169-179.
30. Yu, G.; Gao, J.; Hummelen, J. C.; Wudl, F.; Heeger, A. J. Science 1995, 270, 1789-1791.
31. Kawatsu, T.; Coropceanu, V.; Ye, A.; Brédas, J. L. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 3429-3433.
32. Frisch, M. J.; et al. Gaussian 03; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.
33. Ridley, J.; Zerner, M. Theor. Chim. Acta 1973, 32, 111-134.
34. Mataga, N.; Nishimoto, K. Z. Phys. Chem. 1957, 12, 35.
35. Mataga, N.; Nishimoto, K. Z. Phys. Chem. 1957, 13, 140.
36. Marcus, R. A. Rev. Mod. Phys. 1993, 65, 599-610.
37. Orlandi, G.; Negri, F. Photochem. Photobiol. Sci. 2002, 1, 289-308.
38. Sassara, A.; Zerza, G.; Chergui, M. J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys. 1996, 29, 4997-5013.
39. Sassara, A.; Zerza, G.; Chergui, M.; Negri, F.; Orlandi, G. J. Chem. Phys. 1997, 107, 8731-8741.
40. Akimoto, I.; Ashida, M.; Kan'no, K. Chem. Phys. Lett. 1998, 292, 561-566.
41. Sakamoto, Y.; Suzuki, T.; Kobayashi, M.; Gao, Y.; Fukai, Y.; Inoue, Y.; Sato, F.; Tokito, S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8138-8140.
42. Jundt, C.; Klein, G.; Sipp, B.; Lemoigne, J.; Joucla, M.; Villaeys, A. A. Chem. Phys. Lett. 1995, 241, 84-88.
43. Faltermeier, D.; Gompf, B.; Dressel, M.; Tripathi, A. K.; Pflaum, J. Phys. Rev. B 2006, 74, 125416.
44. Burgos, J.; Pope, M; Swenberg, Ch. E.; Alfano, R. R. Phys. Stat. Solidi (b) 1977, 83, 249-256.
45. Gruhn, N. E.; da Silva, D. A.; Bill, T. G.; Malagoli, M.; Coropceanu, V.; Kahn, A.; Bredas, J. L. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7918-7919.
46. Wang, X. B.; Woo, H. K.; Wang, L. S. J. Chem. Phys. 2005, 123, 051106.
47. Hwang, J.; Wan, A.; Kahn, A. Mater. Sci. Eng. Rep. 2009, 64, 1-31.
48. Schwedhelm, R.; Kipp, L.; Dallmeyer, A.; Skibowski, M. Phys. Rev. B 1998, 58, 13176-13180.
49. Kato, T.; Kodama, T.; Shida, T.; Nakagawa, T.; Matsui, Y.; Suzuki, S.; Shiromaru, H.; Yamauchi, K.; Achiba, Y. Chem. Phys. Lett. 1991, 180, 446-450.
50. Kato, T.; Kodama, T.; Shida, T. Chem. Phys. Lett. 1993, 205, 405-409.
51. Szczepanski, J.; Wehlburg, C.; Vala, M. Chem. Phys. Lett. 1995, 232, 221-228.
52. Brédas, J. L.; Beljonne, D.; Coropceanu, V.; Cornil, J. Chem. Rev. 2004, 104, 4971-5003.
53. Brédas, J. L.; Calbert, J. P.; da Silva, D. A.; Cornil, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 5804-5809.
54. Ruoff, R. S.; Tse, D. S.; Malhotra, R.; Lorents, D. C. J. Phys. Chem. 1993, 97, 3379-3383.
55. Dressel, M.; Gompf, B.; Faltermeier, D.; Tripathi, A. K.; Pflaum, J.; Schubert, M. Opt. Express 2008, 16, 19770-19778.
56. Verlaak, S.; Beljonne, D.; Cheyns, D.; Rolin, C.; Linares, M.; Castet, F.; Cornil, J.; Heremans, P., submitted.