A computational investigation of organic dyes for dye-sensitized solar cells: Benchmark, strategies, and open issues

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 114, Issue 15, 2010, Pages 7205-7212

  Pastore, Mariachiara ^a,b   Mosconi, Edoardo ^a   De Angelis, Filippo ^a   Grätzel, Michael ^c  

^a UNIVERSITY OF PERUGIA   (Italy)

^b UNIVERSITY OF SALENTO   (Italy)

^c EPFL   (Switzerland)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AB INITIO METHOD; ABSORPTION MAXIMA; B3LYP FUNCTIONALS; BENCHMARK CALCULATIONS; BENCHMARK EVALUATION; COMPUTATIONAL DESIGN; COMPUTATIONAL INVESTIGATION; COUPLED CLUSTERS; DYE-SENSITIZED SOLAR CELL; ELECTRONIC ABSORPTION SPECTRA; GASPHASE; MULTI REFERENCE; ORGANIC DYE; PERTURBATION THEORY; PHYSICAL PHENOMENA; POLARIZABLE CONTINUUM MODEL; SOLUTE-SOLVENT INTERACTION; SOLVATION EFFECT; THEORETICAL STUDY; TIME DEPENDENT DENSITY FUNCTIONAL THEORY; TRANSITION-METAL COMPLEX;

COMPLEXATION; CONTINUUM MECHANICS; GAS ABSORPTION; LIGHT ABSORPTION; METAL COMPLEXES; PERTURBATION TECHNIQUES; PHOTOELECTROCHEMICAL CELLS; SOLAR CELLS; TRANSITION METALS;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 77951130519     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp100713r     Document Type: Article

References (69)

1. O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737
2. Grätzel, M. J. Photohem. Photobiol., A 2004, 164, 3-14
3. Nazeeruddin, M. K.; De Angelis, F.; Fantacci, S.; Selloni, A.; Viscardi, G.; Liska, P.; Ito, S.; Takeru, B.; Grätzel, M. J. Am. Chem. So. 2005, 127, 16835-16847
4. Ito, S.; Zakeeruddin, S. M.; Humphry-Baker, R.; Liska, P.; Charvet, R.; Comte, P.; Nazeeruddin, M. K.; Péchy, P.; Takata, M.; Miura, H.; Uchida, S.; Grätzel, M. Adv. Mater. 2006, 18, 1202-1205
5. Ito, S.; Miura, H.; Uchida, S.; Takata, M.; Sumioka, K.; Liska, P.; Comte, P.; Pechy, P.; Grätzel, M. Chem. Commun. 2008, 5194-5196
6. Zhang, G.; Bala, H.; Cheng, Y.; Shi, D.; Lv, X.; Yu, Q.; Wang, P. Chem. Commun. 2009, 2198-2200
7. Kim, S.; Lee, J. K.; Kang, S. O.; Ko, J.; Yum, J. H.; Fantacci, S.; De Angelis, F.; Di Censo, D.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. J. Am. Chem. So. 2006, 128, 16701-16707
8. Horiuchi, T.; Miura, H.; Sumioka, K.; Uchida, S. J. Am. Chem. So. 2004, 126, 12218-12219
9. Fantacci, S.; De Angelis, F.; Selloni, A. J. Am. Chem. So. 2003, 125, 4381-4387
10. Fantacci, S.; De Angelis, F.; Sgamellotti, A.; Marrone, A.; Re, N. J. Am. Chem. So. 2005, 127, 14144-14145
11. Abbotto, A.; Barolo, C.; Bellotto, L.; De Angelis, F.; Grätzel, M.; Manfredi, N.; Marinzi, C.; Fantacci, S.; Yum, J.; Nazeeruddin, M. K. Chem. Commun. 2008, 5318-20
12. Vlc-k, A. J.; Zaìliš, S. Coord. Chem. Rev. 2007, 251, 258-287
13. De Angelis, F.; Fantacci, S.; Selloni, A. Nanotechnology 2008, 19, 424002
14. Grätzel, M. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1788-1798
15. Barone, V.; Polimeno, A. Chem. So. Rev. 2007, 36, 1724-1731
16. Jacquemin, D.; Perpète, E. A.; Ciofini, I.; Adamo, C. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 326-334
17. Dreuw, A.; Weisman, J. L.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2003, 119, 2943-2946
18. Tozer, D. J. J. Chem. Phys. 2003, 119, 12697-12699
19. Jacquemin, D.; Perpete, E. A.; Scuseria, G. E.; Ciofini, I.; Adamo, C. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 123-135
20. Magyar, R. J.; Tretiak, S. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 976-987
21. Tawada, Y.; Tsuneda, T.; Yanagisawa, S.; Yanai, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 2004, 120, 8425-8433
22. Kamiya, M.; Sekino, H.; Tsuneda, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 2005, 122, 234111
23. Iikura, H.; Tsuneda, T.; Yanai, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 2001, 115, 3540-3544
24. Yanai, T.; Tew, D. P.; Handy, N. C. Chem. Phys. Lett. 2004, 393, 51-57
25. Rohrdanz, M. A.; Martins, K. M.; Herbert, J. M. J. Chem. Phys. 2009, 130, 054112
26. Rohrdanz, M. A.; Herbert, J. M. J. Chem. Phys. 2008, 129, 034107
27. Lange, A. W.; Rohrdanz, M. A.; Herbert, J. M. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 6304-6308
28. Werner, H.-J.; Knowles, P. J. J. Chem. Phys. 1988, 89, 5803-5814
29. Andersson, K.; Malmqvist, P. A.; Roos, B. O.; Sadlej, A. J.; Wolinski, K. J. Phys. Chem. 1990, 94, 5483-5488
30. Angeli, C.; Pastore, M.; Cimiraglia, C. Theor. Chem. Acc. 2007, 117, 743-754
31. Stanton, J. F.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1993, 98, 7029-7039
32. Rhee, Y. M.; Head-Gordon, M. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 5314-26
33. Hagberg, D. P.; Edvinsson, T.; Marinado, T.; Boschloo, G.; Hagfeldt, A.; Sun, L. C. Chem. Commun. 2006, 2245-2247
34. Hagberg, D. P.; Yum, J.-H.; Lee, H.; De Angelis, F.; Marinado, T.; Karlsson, K. M.; Humphry-Baker, R.; Sun, L.; Hagfeldt, A.; Grätzel, M.; Nazeeruddin, M. K. J. Am. Chem. So. 2008, 130, 6259-6266
35. Kitamura, T.; Ikeda, M.; Shigaki, K.; Inoue, T.; Anderson, N. A.; Ai, X.; Lian, T.; Yanagida, S. Chem. Mater. 2004, 16, 1806-1812
36. Hagberg, D. P.; Marinado, T.; Karlsson, K. M.; Nonomura, K.; Qin, P.; Boschloo, G.; Brinck, T.; Hagfeldt, A.; Sun, L. J. Org. Chem. 2007, 72, 9550-9556
37. Horiuchi, T.; Miura, H.; Uchida, S. Chem. Commun. 2003, 3036-3037
38. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; ohterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision B05; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, 2003.
39. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1372-1377
40. Lynch, B. J.; Fast, P. L.; Harris, M.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 4811
41. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6158-6170
42. Petit, L.; Maldivi, P.; Adamo, C. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 953-962
43. DALTON, a molecular electronic structure program, release 2.0 (2005); see http://www.kjemi.uio.no/software/dalton/dalton.html.
44. Cossi, M.; Barone, V. J. Chem. Phys. 2001, 115, 4708-4717
45. Christiansen, O.; Koh, H.; Jørgensen, P. Chem. Phys. Lett. 1995, 243, 409-418
46. Werner, H.-J.; Knowles, P. J.; Lindh, R.; Manby, F. R.; Scḧtz, M.; Celani, P.; Korona, T.; Rauhut, G.; Amos, R. D.; Bernhardsson, A.; Berning, A.; Cooper, D. L.; Deegan, M. J. O.; Dobbyn, A. J.; Eckert, F.; Hampel, C.; Hetzer, G.; Lloyd, A. W.; McNicholas, S. J.; Meyer, W.; Mura, M. E.; Nicklass, A.; Palmieri, P.; Pitzer, R.; Schumann, U. H.; Stoll, A. J. S.; Tarroni, R.; Thorsteinsson, T. MOLPRO, a package of ab initio programs, version 2006.1.
47. Dunning, J. T. H. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007-1023
48. Alhrichs, R.; et al. TURBOMOLE, v. 5.10; University of Karlsruhe: Karlsruhe, Germany.
49. Hättig, C.; Weigend, F. J. Chem. Phys. 2000, 113, 5154
50. Hättig, C.; Hellweg, A.; Köhn, A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 1159-1169
51. Abbotto, A.; Manfredi, N.; Marinzi, C.; De Angelis, F.; Mosconi, E.; Yum, J.; Xianxi, Z.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 1094
52. Klamt, A.; Scḧ̈rmann, G. J. Chem. So., Perkin Trans. 2 1993, 799-805
53. Cossi, M.; Rega, N.; Scalmani, G.; Barone, V. J. Comput. Chem. 2003, 24, 669-681
54. Dierksen, M.; Grimme, S. J. Chem. Phys. 2004, 120, 3544-3554
55. Santoro, F.; Improta, R.; Lami, A.; Bloino, J.; Barone, V. J. Chem. Phys. 2007, 126, 1-13
56. De Angelis, F.; Santoro, F.; Nazeruddin, M. K.; Barone, V. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13181-13183
57. Peach, M. J. G.; Benfield, P.; Helgaker, T.; Tozer, D. J. J. Chem. Phys. 2008, 128, 044118
58. Schreiber, M.; Silva-Junior, M. R.; Sauer, S. P. A.; Thiel, W. J. Chem. Phys. 2008, 128, 134110
59. Janssen, C. L.; Nielsen, I. M. B. Chem. Phys. Lett. 1998, 290, 423-430
60. Cai, Z.-L.; Crossley, M. J.; Reimers, J. R.; Kobayashi, R.; Amos, R. D. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 15624-15632
61. Wong, B. M.; Cordaro, J. G. J. Chem. Phys. 2008, 129, 214703
62. Stein, T.; Kronik, L.; Baer, R. J. Chem. Phys. 2009, 131, 244119
63. Jacquemin, D.; Perpète, E. A.; Scalmani, G.; Frisch, M. J.; Kobayashi, R. J. Chem. Phys. 2007, 128, 144105
64. Jacquemin, D.; Perpete, E. A.; Vydrov, O. A.; Scuseria, G. E.; Adamo, C. J. Chem. Phys. 2007, 127, 094102
65. Wong, B. M.; Piacenza, M.; Sala, F. D. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 4498
66. Jose, R.; Kumar, A.; Thavasi, V.; Fujihara, K.; Uchida, S.; Ramakrishna, S. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 023125
67. Pastore, M.; De Angelis, F. ACS Nano 2010, 4, 556-562
68. Le Bahers, T.; Pauporté, T.; Scalmani, G.; Adamo, C.; Ciofini, I. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 11276-11284
69. Preat, J.; Michaux, C.; Jacquemin, D.; Perpete, E. A. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 16821-16833