Efficiency limits of organic bulk heterojunction solar cells

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 113, Issue 41, 2009, Pages 17958-17966

  Kirchartz, Thomas ^a   Taretto, Kurt ^b   Rau, Uwe ^a  

^a FORSCHUNGSZENTRUM JÜLICH   (Germany)

^b UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE   (Argentina)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BULK HETEROJUNCTION; DEVICE PERFORMANCE; ENERGY LEVEL; EXCITON DIFFUSION LENGTH; EXPERIMENTAL DATA; HETERO INTERFACES; LIGHT-TRAPPING; LOSS MECHANISMS; NON-RADIATIVE RECOMBINATIONS; ORGANIC BULK-HETEROJUNCTION SOLAR CELLS; POWER CONVERSION EFFICIENCIES; RADIATIVE EFFICIENCY; SECOND ORDERS;

ALIGNMENT; CARRIER MOBILITY; CHARGE TRAPPING; CONVERSION EFFICIENCY; PHOTOVOLTAIC CELLS; SOLAR CELLS;

HETEROJUNCTIONS;

EID: 70449598049     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp906292h     Document Type: Article

References (67)

1. Shockley, W.; Queisser, H. J. J. Appl. Phys. 1961, 32, 510.
2. Tiedje, T.; Yablonovitch, E.; Cody, G. C.; Brooks, B. G. IEEE Trans. Elec. Dev. 1984, ED-31, 711.
3. Green, M. A. IEEE Trans. Elec. Dev. 1984, ED-31, 671.
4. Forrest, S. R. MRS Bull. 2005, 30, 28.
5. Sariciftci, N. S.; Smilowitz, L.; Heeger, A. J.; Wudl., F. Science 1992, 258, 1474.
6. Yu, G.; Gao, J.; Hummelen, J. C.; Wudl, F.; Heeger, A. J. Science 1995, 270, 1789.
7. Hoppe, H.; Sariciftci, N. S. J. Mater. Res. 2004, 19, 1924.
8. Blom, P. W. M.; Mihailetchi, V. D.; Koster, L. J. A.; Markov, D. E. Adv. Mater. 2007, 19, 1551.
9. Veldman, D.; Ipek, Ö.; Meskers, S. C. J.; Sweelssen, J.; Koetse, M. M.; Veenstra, S. C.; Kroon, J. M.; van Bavel, S. S.; Loos, J.; Janssen, R. A. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7721.
10. Pivrikas, A.; Juska, G.; Mozer, A. J.; Scharber, M.; Arlauskas, K.; Sariciftci, N. S.; Stubb, H.; Österbacka, R. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 176806.
11. Dennler, G.; Mozer, A. J.; Juska, G.; Pivrikas, A.;Österbäcka, R.; Fuchsbauer, A.; Sariciftci, N. S. Org. Elec. 2006, 7, 229.
12. Pivrikas, A.; Sariciftci, N. S.; Juska, G.; Österbacka, R. Prog. Photovolt: Res. Appl. 2007, 15, 677.
13. Mattheis, J.; Werner, J. H.; Rau, U. Phys. Rev. B 2008, 77, 085203.
14. Kirchartz, T.; Rau, U. Thin Solid Films 2008, 516, 7144.
15. Planck, M. Vorlesungen über die Theorie der Wärmestrahlung; Barth: Leipzig, 1906.
16. Würfel, P. J. Phys. C: Solid State Phys. 1982, 15, 3967.
17. Street, R. A. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 133308.
18. Henry, C. H. J. Appl. Phys. 1980, 51, 4494.
19. Martí, A.; Araujo, G. L. Sol. Energy Mat. Sol. Cells 1996, 43, 203.
20. Tessler, N.; Roichman, Y. Org. Elec. 2005, 6, 200.
21. Hulea, I. N.; Brom, H. B.; Houtepen, A. J.; Vanmaekelbergh, D.; Kelly, J. J.; Meulenkamp, E. A. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 166601.
22. Vandewal, K.; Gadisa, A.; Oosterbaan, W. D.; Bertho, S.; Banishoeib, F.; van Severen, I.; Lutsen, L.; Cleij, T. J.; Vanderzande, D.; Manca, J. V. Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 2064.
23. Kim, Y.; Cook, S.; Tuladhar, S. M.; Choulis, S. A.; Nelson, J.; Durrant, J. R.; Bradley, D. D. C.; Giles, M.; McCulloch, I.; Ha, C.-S.; Ree, M. Nat. Mater. 2006, 5, 197.
24. Daub, E.; Würfel, P. Phys. Rev. Lett. 1995, 74, 1020.
25. Slooff, L. H.; Veenstra, S. C.; Kroon, J. M.; Moet, D. J. D.; Sweelsen, J.; Koetse, M. M. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 143506.
26. Hasharoni, K.; Keshavarz-K., M.; Sastre, A.; González, R.; Bellavia-Lund, C.; Greenwald, Y.; Swager, T.; Wudl, F.; Heeger, A. J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 2308.
27. Kim, H.; Kim, J. Y.; Park, S. H.; Lee, K.; Jin, Y.; Kim, J.; Suh, H. Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 183502.
28. Benson-Smith, J. J.; Goris, L.; Vandewal, K.; Haenen, K.; Manca, J. V.; Vanderzande, D.; Bradley, D. D. C.; Nelson, J. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 451.
29. Loi, M. A.; Toffanin, S.; Muccini, M.; Forster, M.; Scherf, U.; Scharber, M. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 2111.
30. Morteani, A. C.; Sreearunothai, P.; Herz, L. M.; Friend, R. H.; Silva, C. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 247402.
31. Offermans, T.; van Hal, P. A.; Meskers, S. C. J.; Koetse, M. M.; Janssen, R. A. J. Phys. Rev. B 2005, 72, 045213.
32. Benson-Smith, J. J.; Wilson, J.; Dyer-Smith, C.; Mouri, K.; Yamaguchi, S.; Murata, H.; Nelson, J. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 7794.
33. Hallermann, M.; Haneder, S.; Da Como, E. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 053307.
34. Minnaert, B.; Burgelman, M. Prog. Photovolt.: Res. Appl. 2007, 15, 741.
35. Peet, J.; Kim, J. Y.; Coates, N. E.; Ma, W. L.; Moses, D.; Heeger, A. J.; Bazan, G. C. Nat. Mater. 2007, 6, 497.
36. Kim, J. Y.; Lee, K.; Coates, N. E.; Moses, D.; Nguyen, T.-Q.; Dante, M.; Heeger, A. J. Science 2007, 317, 222.
37. Yablonovitch, E. J. Opt. Soc. Am. 1982, 72, 899.
38. Green, M. A. Prog. Photovolt: Res. Appl. 2002, 10, 235.
39. Mattheis, J. Mobility and homogeneity effects on the power conversion efficiency of solar cells, PhD Thesis: University of Stuttgart, 2008, p 140.
40. Kirchartz, T.; Helbig, A.; Rau, U. Sol. Energy Mat. Sol. Cells 2008, 92, 1621.
41. Ulbrich, C.; Fahr, S.; Üpping, J.; Peters, M.; Kirchartz, T.; Rockstuhl, C.; Wehrspohn, R. B.; Gombert, A.; Lederer, F.; Rau, U. Phys. Stat. Solidi A 2008, 205, 2831.
42. Kirchartz, T.; Seino, K.; Wagner, J.-M.; Rau, U.; Bechstedt, F. J. Appl. Phys. 2009, 105, 104511.
43. Rau, U.; Werner, J. H. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 3735.
44. Campbell, P.; Green, M. A. J. Appl. Phys. 1987, 62, 243.
45. Fahr, S.; Rockstuhl, C.; Lederer, F. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 171114.
46. Rockstuhl, C.; Lederer, F.; Bittkau, K.; Carius, R. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 171104.
47. Rau, U.; Kron, G.; Werner, J. H. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 13547.
48. Kirchartz, T.; Mattheis, J.; Rau, U. Phys. Rev. B 2008, 78, 235320.
49. Maturová, K.; van Bavel, S. S.; Wienk, M. M.; Janssen, R. A. J.; Kemerink, M. Nano Lett. 2009, 9, 3032.
50. Maturová, K.; Kemerink, M.; Wienk, M. M.; Charrier, D. S. H.; Janssen, R. A. J. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1379.
51. Kirchartz, T.; Pieters, B. E.; Taretto, K.; Rau, U. J. Appl. Phys. 2008, 104, 094513.
52. Braun, C. L. J. Chem. Phys. 1983, 80, 4157.
53. Mihailetchi, V. D.; Koster, L. J. A.; Hummelen, J. C.; Blom, P. W. M. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 216601.
54. Koster, L. J. A.; Smits, E. C. P.; Mihailetchi, V. D.; Blom, P. W. M. Phys. Rev. B 2005, 72, 085205.
55. Sievers, D. W.; Shrotriya, V.; Yang, Y. J. Appl. Phys. 2006, 100, 114509.
56. Gommans, H. H. P.; Kemerink, M.; Kramer, J. M.; Janssen, R. A. J. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 122104.
57. Kotlarski, J. D.; Blom, P. W. M.; Koster, L. J. A.; Lenes, M.; Slooff, L. H. J. Appl. Phys. 2008, 103, 084502.
58. Bridgman, P. W. Phys. Rev. 1928, 31, 101.
59. Nelson, J.; Kirkpatrick, J.; Ravirajan, P. Phys. Rev. B 2004, 69, 035337.
60. Rau, U. Phys. Rev. B 2007, 76, 085303.
61. Kirchartz, T.; Rau, U. Phys. Status Solidi A 2008, 205, 2737.
62. Moet, D. J. D.; Slooff, L. H.; Kroon, J. M.; Chevtchenko, S. S.; Loos, J.; Koetse, M. M.; Sweelssen, J.; Veenstra, S. C. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2007, 974, CC03-09.
63. Park, S. H.; Roy, A.; Beaupré, S.; Cho, S.; Coates, N.; Moon, J. S.; Moses, D.; Leclerc, M.; Lee, K.; Heeger, A. J. Nat. Photon. 2009, 3, 297.
64. Kirchartz, T.; Rau, U.; Kurth, M.; Mattheis, J.; Werner, J. H. Thin Solid Films 2007, 515, 6238.
65. Kirchartz, T.; Helbig, A., Reetz, W., Reuter, M., Werner, J. H., Rau, U. Prog. Photovolt. Res. Appl. 2009, 17, 394.
66. Kirchartz, T.; Rau, U. J. Appl. Phys. 2007, 102, 104510.
67. Kirchartz, T.; Rau, U.; Hermle, M.; Bett, A. W.; Helbig, A.; Werner, J. H. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 123502.