Ab initio determination of ground and excited state oxidation potentials of organic chromophores for dye-sensitized solar cells

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 114, Issue 51, 2010, Pages 22742-22750

  Pastore, Mariachiara ^a   Fantacci, Simona ^a,b   De Angelis, Filippo ^a  

^a CNR   (Italy)

^b ISTITUTO ITALIANO DI TECNOLOGIA   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AB INITIO; AB INITIO CALCULATIONS; ADIABATIC EXCITATION ENERGIES; CORRELATION FUNCTIONALS; DEGREE OF CHARGE TRANSFER; DYE-SENSITIZED SOLAR CELL; DYE-SENSITIZED SOLAR CELLS; EXCHANGE-CORRELATIONS; EXCITED-STATE GEOMETRIES; EXPERIMENTAL VALUES; FUNCTIONALS; GROUND-STATE OXIDATION; HARTREE-FOCK EXCHANGES; HYBRID FUNCTIONALS; NONLOCAL; ORGANIC CHROMOPHORES; OXIDATION POTENTIALS; TRIPHENYL AMINES;

CHARGE TRANSFER; CHROMOPHORES; EXCITED STATES; ION EXCHANGE; MASS TRANSFER; MOLECULAR PHYSICS; OXIDATION; PHOTOELECTROCHEMICAL CELLS; QUANTUM CHEMISTRY;

SOLAR CELLS;

EID: 78650624989     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp1088965     Document Type: Article

References (71)

1. O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737
2. Rehm, J. M.; McLendon, G. L.; Nagasawa, Y.; Yoshihara, K.; Moser, J.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 9577-9578
3. Hagfeldt, A.; Grätzel, M. Chem. Rev. 1995, 95 (1) 49-68
4. Grätzel, M. Nature 2001, 1-7
5. Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2834-2860
6. Grätzel, M. J. Photochem. Photobiol. A 2004, 164 (1-3) 3-14
7. Nazeeruddin, M. K.; De Angelis, F.; Fantacci, S.; Selloni, A.; Viscardi, G.; Liska, P.; Ito, S.; Takeru, B.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16835-16847
8. Grätzel, M. Acc. Chem. Res. 2009, 42 (11) 1788-1798
9. Mishra, A.; Fischer, M.; Bäuerle, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48 (14) 2474-2499
10. 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 (9) 1202-1205
11. Ito, S.; Miura, H.; Uchida, S.; Takata, M.; Sumioka, K.; Liska, P.; Comte, P.; Pechy, P.; Grätzel, M. Chem. Commun. 2008, 41) 5194-5196
12. Zhang, G.; Bala, H.; Cheng, Y.; Shi, D.; Lv, X.; Yu, Q.; Wang, P. Chem. Commun. 2009, 2198-2200
13. Horiuchi, T.; Miura, H.; Sumioka, K.; Uchida, S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126 (39) 12218-12219
14. Horiuchi, T.; Miura, H.; Uchida, S. Chem. Commun. 2003, 3036-3037
15. Pastore, M.; De Angelis, F. ACS Nano 2010, 4 (1) 556-562
16. De Angelis, F.; Fantacci, S.; Selloni, A. Nanotechnology 2008, 19, 424002
17. De Angelis, F.; Fantacci, S.; Selloni, A.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129 (46) 14156-14157
18. De Angelis, F.; Fantacci, S.; Selloni, A.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 6054-6061
19. Fantacci, S.; De Angelis, F.; Selloni, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125 (14) 4381-4387
20. Fantacci, S.; De Angelis, F.; Sgamellotti, A.; Marrone, A.; Re, N. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127 (41) 14144-14145
21. 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, 42) 5318-20
22. Vlcek, A. J.; Zalis, S. Coord. Chem. Rev. 2007, 251, 258-287
23. Dreuw, A.; Weisman, J. L.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2003, 119 (6) 2943-2946
24. Tozer, D. J. J. Chem. Phys. 2003, 119 (24) 12697-12699
25. Jacquemin, D.; Perpete, E. A.; Scuseria, G. E.; Ciofini, I.; Adamo, C. J. Chem. Theor. Comp. 2008, 4 (1) 123-135
26. Pastore, M.; Mosconi, E.; De Angelis, F.; Grtäzel, M. J. Phys. Chem. C 2010, 114 (15) 7205-7212
27. Magyar, R. J.; Tretiak, S. J. Chem. Theor. Comp. 2007, 3, 976-987
28. Jacquemin, D.; Perpète, E. A.; Ciofini, I.; Adamo, C. Acc. Chem. Res. 2009, 42 (2) 326-34
29. Peach, M. J. G.; Benfield, P.; Helgaker, T.; Tozer, D. J. J. Chem. Phys. 2008, 128 (4) 044118-8
30. Cai, Z.-L.; Crossley, M. J.; Reimers, J. R.; Kobayashi, R.; Amos, R. D. J. Phys. Chem. B 2006, 110 (31) 15624-15632
31. Lynch, B. J.; Fast, P. L.; Harris, M.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2000, 104 (21) 4811
32. Yanai, T.; Tew, D. P.; Handy, N. C. Chem. Phys. Lett. 2004, 393 (1-3) 51-57
33. Angeli, C.; Pastore, M.; Cimiraglia, C. Theor. Chem. Acc. 2007, 117 (5-6) 743-754
34. 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 (25) 9550-9556
35. Preat, J.; Michaux, C.; Jacquemin, D.; Perpete, E. A. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 16821-16833
36. Katoh, R.; Furube, A.; Yoshihara, o.; Hara, K.; Fujihashi, G.; Takano, S.; Murata, S.; Arakawa, H.; Tachiya, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 4818-4822
37. Wiggins, P.; Williams, J.; Tozer, D., J. Chem. Phys. 2009.
38. Plotner, J.; Dreuw, A. Chem. Phys. 2008, 347, 472-482
39. Plotner, J.; Tozer, D. J.; Dreuw, A. J. Chem. Theory Comput. 2010, 1-10
40. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98 (2) 1372-1377
41. 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.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, 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 B.05; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
42. Barone, V.; Cossi, M.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 3210
43. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38 (6) 3098-3100
44. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37 (2) 785-789
45. Vosko, S.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys 1980, 58 (8) 1200-1211
46. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
47. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1998, 108, 664-675
48. Pedrew, J. P. In Electronic Structure of Solids; Eschrig, E. P. Z. a. H., Ed.; Akademie Verlag: Berlin, 1991; p 11.
49. Kalyanasundaram, K.; Grätzel, M. Coord. Chem. Rev. 1998, 177, 347
50. Alhrichs, R.; et al.; TURBOMOLE v. 5.10, University of Karlsruhe: Germany.
51. Furche, F.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 2002, 117 (16) 7433
52. Schäfer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571
53. Klamt, A.; Schüürmann, G. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 1993, 799-805
54. Isse, A. A.; Gennaro, A. J. Phys. Chem.B 2010, 114 (23) 7894-7899
55. Reiss, H. J. Electrochem. Soc. 1988, 135 (6) 247C-258C
56. Trasatti, S. Pure Appl. Chem. 1986, 58 (7) 955-966
57. Reiss, H.; Heller, A. J. Phys. Chem. 1985, 89 (20) 4207-4213
58. Gomer, R.; Tryson, G. J. Chem. Phys. 1977, 66 (10) 4413-4424
59. Hansen, W. N.; Kolb, D. M. J. Electroanal. Chem. 1979, 100 (1-2) 493-500
60. Hansen, W. N.; Hansen, G. J. Phys. Rev. A 1987, 36 (3) 1396-1402
61. Parsons, R. Standard Potentials in Aqueous Solution; Marcel Dekker: New York, 1985.
62. Donald, W. A.; Leib, R. D.; O'Brien, J. T.; Bush, M. F.; Williams, E. R. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130 (11) 3371-3381
63. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, J. A., Jr.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, N. J.; Klene, M.; Knox, J. E.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, revision A.1; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
64. Zhan, C.-G.; Nichols, J. A.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 4184-4195
65. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1999, 110 (13) 6158-6170
66. Tawada, Y.; Tsuneda, T.; Yanagisawa, S.; Yanai, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 2004, 120 (18) 8425-8433
67. Rohrdanz, M. A.; Herbert, J. M. J. Chem. Phys. 2008, 129 (3) 034107-9
68. Rohrdanz, M. A.; Martins, K. M.; Herbert, J. M. J. Chem. Phys. 2009, 130 054112
69. Schäfer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829
70. Cave, R. J.; Burke, K.; Castner, E. W., Jr. J. Phys. Chem. A 2002, 106 (40) 9294-9305
71. Cave, R. J.; Castner, E. W., Jr. J. Phys. Chem. A 2002, 106 (50) 12117-12123