Infrared colloidal quantum dots for photovoltaics: Fundamentals and recent progress

Advanced Materials

Volumn 23, Issue 1, 2011, Pages 12-29

  Tang, Jiang ^a   Sargent, Edward H ^a  

^a UNIVERSITY OF TORONTO   (Canada)

Author keywords

colloidal quantum dots; materials chemistry; Photovoltaics; solar cells

Indexed keywords

AIR AMBIENT; BAND GAPS; COLLOIDAL QUANTUM DOTS; DEPOSITION TECHNIQUE; DEVICE CONFIGURATIONS; DEVICE OPERATIONS; ELECTRICAL CONTACT MATERIAL; FILL FACTOR; FILM-FORMING TECHNOLOGY; MATERIALS CHEMISTRY; MATERIALS PROCESSING; OPERATING LIFETIME; PHOTOVOLTAIC DEVICES; PHOTOVOLTAICS; QUANTUM DOT; QUANTUM SIZE EFFECTS; RECENT PROGRESS; SOLAR POWER CONVERSION; SOLUTION-PROCESSED;

ABSORPTION SPECTROSCOPY; CONVERSION EFFICIENCY; ELECTRIC CONTACTS; ELECTRIC PROPERTIES; HETEROJUNCTIONS; MATERIALS; OPTICAL WAVEGUIDES; PASSIVATION; PHOTOVOLTAIC EFFECTS; SEMICONDUCTOR QUANTUM DOTS; SOLAR CELLS; SOLAR ENERGY; SOLAR POWER PLANTS; SUN; SURFACE PROPERTIES;

SOLAR POWER GENERATION;

QUANTUM DOT;

ARTICLE; CHEMISTRY; COLLOID; EQUIPMENT DESIGN; POWER SUPPLY; SOLAR ENERGY;

COLLOIDS; ELECTRIC POWER SUPPLIES; EQUIPMENT DESIGN; QUANTUM DOTS; SOLAR ENERGY;

EID: 78650693163     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201001491     Document Type: Article

References (91)

1. M. A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, W. Warta, Prog. Photovoltaics 2010, 18, 144.
2. W. Guter, J. Schone, S. P. Philipps, M. Steiner, G. Siefer, A. Wekkeli, E. Welser, E. Oliva, A. W. Bett, F. Dimroth, Appl. Phys. Lett. 2009, 94.
3. S. E. Shaheen, R. Radspinner, N. Peyghambarian, G. E. Jabbour, Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 2996.
4. H. Y. Chen, J. H. Hou, S. Q. Zhang, Y. Y. Liang, G. W. Yang, Y. Yang, L. P. Yu, Y. Wu, G. Li, Nat. Photon. 2009, 3, 649.
5. M. C. Scharber, D. Wuhlbacher, M. Koppe, P. Denk, C. Waldauf, A. J. Heeger, C. L. Brabec, Adv. Mater. 2006, 18, 789.
6. J. Tang, G. Konstantatos, S. Hinds, S. Myrskog, A. G. Pattantyus-Abraham, J. Clifford, E. H. Sargent, ACS Nano 2009, 3, 331.
7. S. Maenosono, T. Okubo, Y. Yamaguchi, J. Nanopart. Res. 2003, 5, 5.
8. H. M. Haverinen, R. A. Myllyla, G. E. Jabbour, Appl. Phys. Lett. 2009, 94.
9. M. Singh, H. M. Haverinen, P. Dhagat, G. E. Jabbour, Adv. Mater. 2010, 22, 673.
10. H. M. Haverinen, R. A. Myllyla, G. E. Jabbour, J. Display Tech. 2010, 6, 87.
11. S. Coe-Sullivan, W. K. Woo, J. S. Steckel, M. Bawendi, V. Bulovic, Org. Electron. 2003, 4, 123.
12. S. Coe, W. K. Woo, M. Bawendi, V. Bulovic, Nature 2002, 420, 800.
13. J. L. Zhao, J. A. Bardecker, A. M. Munro, M. S. Liu, Y. H. Niu, I. K. Ding, J. D. Luo, B. Q. Chen, A. K. Y. Jen, D. S. Ginger, Nano Lett. 2006, 6, 463.
14. H. Hoppe, N. Arnold, N. S. Sariciftci, D. Meissner, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2003, 80, 105.
15. A. R. Denton, N. W. Ashcroft, Phys. Rev. A 1991, 43, 3161.
16. L. E. Brus, J. Chem. Phys. 1983, 79, 5566.
17. L. E. Brus, J. Chem. Phys. 1984, 80, 4403.
18. M. A. Hines, G. D. Scholes, Adv. Mater. 2003, 15, 1844.
19. E. H. Sargent, Nature Photon. 2009, 3, 325.
20. Q. Q. Dai, Y. N. Wang, X. B. Li, Y. Zhang, D. J. Pellegrino, M. X. Zhao, B. Zou, J. Seo, Y. D. Wang, W. W. Yu, ACS Nano 2009, 3, 1518.
21. I. Moreels, K. Lambert, D. Smeets, D. De Muynck, T. Nollet, J. C. Martins, F. Vanhaecke, A. Vantomme, C. Delerue, G. Allan, Z. Hens, ACS Nano 2009, 3, 3023.
22. M. Law, M. C. Beard, S. Choi, J. M. Luther, M. C. Hanna, A. J. Nozik, Nano Lett. 2008, 8, 3904.
23. J. P. Clifford, G. Konstantatos, K. W. Johnston, S. Hoogland, L. Levina, E. H. Sargent, Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 40.
24. K. W. Johnston, A. G. Pattantyus-Abraham, J. P. Clifford, S. H. Myrskog, S. Hoogland, H. Shukla, J. D. Klem, L. Levina, E. H. Sargent, Appl. Phys. Lett. 2008, 92.
25. K. M. Coakley, M. D. McGehee, Chem. Mater. 2004, 16, 4533.
26. B. Oregan, M. Gratzel, Nature 1991, 353, 737.
27. W. J. Yoon, K. Y. Jung, J. W. Liu, T. Duraisamy, R. Revur, F. L. Teixeira, S. Sengupta, P. R. Berger, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2010, 94, 128.
28. M. Redecker, D. D. C. Bradley, M. Inbasekaran, E. P. Woo, Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 1565.
29. G. Juska, M. Viliunas, K. Arlauskas, N. Nekrasas, N. Wyrsch, L. Feitknecht, J. Appl. Phys. 2001, 89, 4971.
30. D. V. Talapin, J. S. Lee, M. V. Kovalenko, E. V. Shevchenko, Chem. Rev. 2010, 110, 389.
31. D. V. Talapin, C. B. Murray, Science 2005, 310, 86.
32. J. P. Clifford, K. W. Johnston, L. Levina, E. H. Sargent, Appl. Phys. Lett. 2007, 91.
33. J. Tang, L. Brzozowski, D. A. R. Barkhouse, X. H. Wang, R. Debnath, R. Wolowiec, E. Palmiano, L. Levina, A. G. Pattantyus-Abraham, D. Jamakosmanovic, E. H. Sargent, ACS Nano 2010, 4, 869.
34. R. Bose, J. F. McMillan, J. Gao, K. M. Rickey, C. J. Chen, D. V. Talapin, C. B. Murray, C. W. Wong, Nano Lett. 2008, 8, 2006.
35. N. F. Mott, Adv. Phys. 1967, 16, 49.
36. N. F. Mott, Philos. Mag. 1969, 19, 835.
37. A. L. Efros, B. I. Shklovskii, J. Phys. C: Solid State Phys. 1975, 8, L49.
38. A. L. Efros, B. I. Shklovskii, Phys. Status Solid B 1976, 76, 475.
39. A. Zabet-Khosousi, A. A. Dhirani, Chem. Rev. 2008, 108, 4072.
40. H. E. Romero, M. Drndic, Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 156801.
41. Y. Liu, M. Gibbs, J. Puthussery, S. Gaik, R. Ihly, H. W. Hillhouse, M. Law, Nano Lett. 2010, 10, 1960.
42. S. A. McDonald, G. Konstantatos, S. G. Zhang, P. W. Cyr, E. J. D. Klem, L. Levina, E. H. Sargent, Nat. Mater. 2005, 4, 138.
43. K. W. Johnston, A. G. Pattantyus-Abraham, J. P. Clifford, S. H. Myrskog, D. D. MacNeil, L. Levina, E. H. Sargent, Appl. Phys. Lett. 2008, 92.
44. M. V. Kovalenko, M. Scheele, D. V. Talapin, Science 2009, 324, 1417.
45. J. M. Luther, M. Law, M. C. Beard, Q. Song, M. O. Reese, R. J. Ellingson, A. J. Nozik, Nano Lett. 2008, 8, 3488.
46. M. Law, J. M. Luther, O. Song, B. K. Hughes, C. L. Perkins, A. J. Nozik, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5974.
47. E. J. D. Klem, H. Shukla, S. Hinds, D. D. MacNeil, L. Levina, E. H. Sargent, Appl. Phys. Lett. 2008, 92.
48. J. M. Luther, M. Law, Q. Song, C. L. Perkins, M. C. Beard, A. J. Nozik, ACS Nano 2008, 2, 271.
49. G. I. Koleilat, L. Levina, H. Shukla, S. H. Myrskog, S. Hinds, A. G. Pattantyus-Abraham, E. H. Sargent, ACS Nano 2008, 2, 833.
50. J. E. Murphy, M. C. Beard, A. J. Nozik, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 25455.
51. M. C. Beard, A. G. Midgett, M. Law, O. E. Semonin, R. J. Ellingson, A. J. Nozik, Nano Lett. 2009, 9, 836.
52. J. W. Stouwdam, F. van Veggel, Langmuir 2004, 20, 11763.
53. A. J. Morris-Cohen, M. D. Donakowski, K. E. Knowles, E. A. Weiss, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 897.
54. G. Konstantatos, L. Levina, A. Fischer, E. H. Sargent, Nano Lett. 2008, 8, 1446.
55. D. A. R. Barkhouse, A. G. Pattantyus-Abraham, L. Levina, E. H. Sargent, ACS Nano 2008, 2, 2356.
56. L. Turyanska, U. Elfurawi, M. Li, M. W. Fay, N. R. Thomas, S. Mann, J. H. Blokland, P. C. M. Christianen, A. Patane, Nanotechnology 2009, 20.
57. J. Aldana, Y. A. Wang, X. G. Peng, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8844.
58. I. Moreels, B. Fritzinger, J. C. Martins, Z. Hens, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 15081.
59. N. B. Pendyala, K. Rao, J. Lumines. 2008, 128, 1826.
60. M. A. Hines, P. Guyot-Sionnest, J. Phys. Chem. 1996, 100, 468.
61. M. Fernee, A. Watt, J. Warner, J. Riches, N. Heckenberg, H. Rubinsztein-Dunlop, J. Cryst. Growth 2004, 270, 380.
62. M. J. Fernee, A. Watt, J. Warner, S. Cooper, N. Heckenberg, H. Rubinsztein-Dunlop, Nanotechnology 2003, 14, 991.
63. A. C. Bartnik, F. W. Wise, A. Kigel, E. Lifshitz, Phys. Rev. B 2007, 75.
64. M. Brumer, A. Kigel, L. Amirav, A. Sashchiuk, O. Solomesch, N. Tessler, E. Lifshitz, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1111.
65. D. V. Talapin, H. Yu, E. V. Shevchenko, A. Lobo, C. B. Murray, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14049.
66. J. M. Pietryga, D. J. Werder, D. J. Williams, J. L. Casson, R. D. Schaller, V. I. Klimov, J. A. Hollingsworth, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4879.
67. E. Lifshitz, M. Brumer, A. Kigel, A. Sashchiuk, M. Bashouti, M. Sirota, E. Galun, Z. Burshtein, A. Q. Le Quang, I. Ledoux-Rak, J. Zyss, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 25356.
68. G. M. Dalpian, J. R. Chelikowsky, Phys. Rev. Lett. 2006, 96.
69. S. C. Erwin, L. J. Zu, M. I. Haftel, A. L. Efros, T. A. Kennedy, D. J. Norris, Nature 2005, 436, 91.
70. J. J. Urban, D. V. Talapin, E. V. Shevchenko, C. R. Kagan, C. B. Murray, Nat. Mater. 2007, 6, 115.
71. D. K. Ko, J. J. Urban, C. B. Murray, Nano Lett. 2010, 10, 1842.
72. A. C. Sharma, J. Appl. Phys. 2006, 100.
73. J. J. Choi, Y. F. Lim, M. B. Santiago-Berrios, M. Oh, B. R. Hyun, L. F. Sung, A. C. Bartnik, A. Goedhart, G. G. Malliaras, H. D. Abruna, F. W. Wise, T. Hanrath, Nano Lett. 2009, 9, 3749.
74. J. Nelson, The Physics of Solar Cells, World Scientific Pub Co. Inc., 2003.
75. W. Ma, J. M. Luther, H. M. Zheng, Y. Wu, A. P. Alivisatos, Nano Lett. 2009, 9, 1699.
76. R. Debnath, J. Tang, D. A. Barkhouse, X. H. Wang, A. G. Pattantyus-Abraham, L. Brzozowski, L. Levina, E. H. Sargent, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 5952.
77. A. G. Pattantyus-Abraham, I. Kramer, A. R. Barkhouse, X. Wang, G. Konstantatos, R. Debnath, L. Levina, I. Raabe, M. K. Nazeeruddin, M. Gratzel, E. H. Sargent, ACS Nano 2010, 18, 144.
78. P. R. Yu, K. Zhu, A. G. Norman, S. Ferrere, A. J. Frank, A. J. Nozik, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 25451.
79. S. Gunes, H. Neugebauer, N. S. Sariciftci, H. Roither, M. Kovalenko, G. Pillwein, W. Heiss, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 1095.
80. D. Dissanayake, R. A. Hatton, T. Lutz, R. J. Curry, S. R. P. Silva, Nanotechnology 2009, 20, 5.
81. S. W. Tsang, H. Fu, R. Wang, J. Lu, K. Yu, Y. Tao, Appl. Phys. Lett. 2009, 95.
82. B. Sun, A. T. Findikoglu, M. Sykora, D. J. Werder, V. I. Klimov, Nano Lett. 2009, 9, 1235.
83. K. S. Leschkies, T. J. Beatty, M. S. Kang, D. J. Norris, E. S. Aydil, ACS Nano 2009, 3, 3638.
84. J. Tang, X. H. Wang, L. Brzozowski, D. A. R. Barkhouse, R. Debnath, L. Levina, E. H. Sargent, Adv. Mater. 2010, 22, 1398.
85. G. Konstantatos, E. H. Sargent, Appl. Phys. Lett. 2007, 91.
86. K. P. Fritz, S. Guenes, J. Luther, S. Kumar, N. S. Saricifitci, G. D. Scholes, J. Photochem. Photobiol. A-Chem. 2008, 195, 39.
87. A. Stavrinadis, J. M. Smith, C. A. Cattley, A. G. Cook, P. S. Grant, A. A. R. Watt, Nanotechnology 2010, 21, 185202.
88. S. Kitada, E. Kikuchi, A. Ohno, S. Aramaki, S. Maenosono, Solid State Commun. 2009, 149, 1853.
89. Z. N. Tan, T. Zhu, M. Thein, S. A. Gao, A. Cheng, F. Zhang, C. F. Zhang, H. P. Su, J. K. Wang, R. Henderson, J. I. Hahm, Y. P. Yang, J. Xu, Appl. Phys. Lett. 2009, 95.
90. Y. Y. Feng, D. Q. Yun, X. Q. Zhang, W. Feng, Appl. Phys. Lett. 2010, 96.
91. S. J. Kim, W. J. Kim, A. N. Cartwright, P. N. Prasad, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2009, 93, 657.