Optimization of the bulk heterojunction composition for enhanced photovoltaic properties: Correlation between the molecular weight of the semiconducting polymer and device performance

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 115, Issue 44, 2011, Pages 12717-12727

  Nicolet, Célia ^a,b   Deribew, Dargie ^a,b   Renaud, Cedric ^a,b   Fleury, Guillaume ^a,b   Brochon, Cyril ^a,b   Cloutet, Eric ^a,b   Vignau, Laurence ^b,c   Wantz, Guillaume ^b,c   Cramail, Henri ^a,b   Geoghegan, Mark ^a,b,d   Hadziioannou, Georges ^a,b  

^a UNIVERSITÉ DE BORDEAUX   (France)

^b CNRS   (France)

^c UNIVERSITÉ BORDEAUX 1   (France)

^d UNIVERSITY OF SHEFFIELD   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BUTYRIC ACID; EUTECTICS; FATTY ACIDS; MOLECULAR WEIGHT; OPTIMIZATION; PHASE DIAGRAMS; PHOTOVOLTAIC EFFECTS; POLYMERS;

ACTIVE LAYER; BULK HETEROJUNCTION; CRYSTALLIZATION BEHAVIOR; DEVICE PERFORMANCE; EUTECTIC COMPOSITION; METHYL ESTERS; MORPHOLOGICAL CHANGES; OPTOELECTRONIC CHARACTERISTICS; PHOTOVOLTAIC PERFORMANCE; PHOTOVOLTAIC PROPERTY; POLY (3-HEXYLTHIOPHENE);

HETEROJUNCTIONS;

EID: 80455127027     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp207669j     Document Type: Article

References (72)

1. Ma, W.; Yang, C.; Gong, X.; Lee, K.; Heeger, A. J. Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1617-1622
2. Peet, J.; Senatore, M. L.; Heeger, A. J.; Bazan, G. C. Adv. Mater. 2009, 21, 1521-1527
3. Yang, X.; Loos, J.; Veenstra, S. C.; Verhees, W. J. H.; Wienk, M. M.; Kroon, J. M.; Michels, M. A. J.; Janssen, R. A. J. Nano Lett. 2005, 5, 579-583
4. Halls, J. J. M.; Walsh, C. A.; Greenham, N. C.; Marseglia, E. A.; Friend, R. H.; Moratti, S. C.; Holmes, A. B. Nature 1995, 376, 498-500
5. Yu, G.; Gao, J.; Hummelen, J. C.; Wudl, F.; Heeger, A. J. Science 1995, 270, 1789-1791
6. Veenstra, S. C.; Malliaras, G. G.; Brouwer, H. J.; Esselink, F. J.; Krasnikov, V. V.; van Hutten, P. F.; Wildeman, J.; Jonkman, H. T.; Sawatzky, G. A.; Hadziioannou, G. Synth. Met. 1997, 84, 971-972
7. Ouali, L.; Krasnikov, V. V.; Stalmach, U.; Hadziioannou, G. Adv. Mater. 1999, 11, 1515-1518
8. Yin, W.; Dadmun, M. ACS Nano 2011, 5, 4756-4768
9. Chen, W.; Xu, T.; He, F.; Wang, W.; Wang, C.; Strzalka, J.; Liu, Y.; Wen, J.; Miller, D. J.; Chen, J.; Hong, K.; Yu, L.; Darling, S. B. Nano Lett. 2011, null-null
10. Shin, M.; Kim, H.; Park, J.; Nam, S.; Heo, K.; Ree, M.; Ha, C. S.; Kim, Y. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 748-754
11. Reyes-Reyes, M.; Kim, K.; Carroll, D. L. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 1-3
12. Erb, T.; Zhokhavets, U.; Gobsch, G.; Raleva, S.; Stühn, B.; Schilinsky, P.; Waldauf, C.; Brabec, C. Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1193-1196
13. Hwang, I.-W.; Moses, D.; Heeger, A. J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 4350-4354
14. van Bavel, S. S.; Bärenklau, M.; De With, G.; Hoppe, H.; Loos, J. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 1458-1463
15. Watts, B.; Belcher, W. J.; Thomsen, L.; Ade, H.; Dastoor, P. C. Macromolecules 2009, 42, 8392-8397
16. Bertho, S.; Janssen, G.; Cleij, T. J.; Conings, B.; Moons, W.; Gadisa, A.; D'Haen, J.; Goovaerts, E.; Lutsen, L.; Manca, J.; Vanderzande, D. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2008, 92, 753-760
17. Nieuwendaal, R. C.; Snyder, C. R.; Kline, R. J.; Lin, E. K.; VanderHart, D. L.; DeLongchamp, D. M. Chem. Mater. 2010, 22, 2930-2936
18. Savenije, T.; Kroeze, J.; Yang, X.; Loos, J. Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1260-1266
19. Swinnen, A.; Haeldermans, I.; vande Ven, M.; D'Haen, J.; Vanhoyland, G.; Aresu, S.; D'Olieslaeger, M.; Manca, J. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 760-765
20. Swinnen, A.; Haeldermans, I.; Vanlaeke, P.; D'Haen, J.; Poortmans, J.; D'Olieslaeger, M.; Manca, J. V. Eur. Phys. J. Appl. Phys. 2006, 36, 251-256
21. Kiel, J. W.; Eberle, A. P. R.; Mackay, M. E. Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 168701
22. Chen, D.; Nakahara, A.; Wei, D.; Nordlund, D.; Russell, T. P. Nano Lett. 2010, 11, 561-567
23. Treat, N. D.; Brady, M. A.; Smith, G.; Toney, M. F.; Kramer, E. J.; Hawker, C. J.; Chabinyc, M. L. Adv. Energy Mater. 2011, 1, 82-89
24. Sary, N.; Richard, F.; Brochon, C.; Leclerc, N.; Lévêque, P.; Audinot, J.-N.; Berson, S.; Heiser, T.; Hadziioannou, G.; Mezzenga, R. Adv. Mater. 2010, 22, 763-768
25. Vaynzof, Y.; Kabra, D.; Zhao, L.; Chua, L. L.; Steiner, U.; Friend, R. H. ACS Nano 2011, 5, 329-336
26. Chen, L.-M.; Hong, Z.; Li, G.; Yang., Y. Adv. Mater. 2009, 21, 1434-1449
27. Chirvase, D.; Parisi, J.; Hummelen, J.; Dyakonov, V. Nanotechnology 2004, 15, 1317
28. Brinkmann, M.; Rannou, P. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 101-108
29. Brinkmann, M.; Rannou, P. Macromolecules 2009, 42, 1125-1130
30. Dante, M.; Peet, J.; Nguyen, T.-Q. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 7241-7249
31. Kline, R. J.; McGehee, M. D.; Kadnikova, E. N.; Liu, J.; Fréchet, J. M. J.; Toney, M. F. Macromolecules 2005, 38, 3312-3319
32. Virkar, A. A.; Mannsfeld, S.; Bao, Z.; Stingelin, N. Adv. Mater. 2010, 22, 3857-3875
33. Dang, M. T.; Hirsch, L.; Wantz, G. Adv. Mater. 2011, 10.1002/adma. 201100792
34. Kim, Y.; Choulis, S.; Nelson, J.; Bradley, D.; Cook, S.; Durrant, J. J. Mater. Sci. 2005, 40, 1371-1376
35. Zhao, J.; Swinnen, A.; Van Assche, G.; Manca, J.; Vanderzande, D.; Mele, B. V. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 1587-1591
36. Müller, C.; Ferenczi, T. A. M.; Campoy-Quiles, M.; Frost, J. M.; Bradley, D. D. C.; Smith, P.; Stingelin-Stutzmann, N.; Nelson, J. Adv. Mater. 2008, 20, 3510-3515
37. Urien, M.; Erothu, H.; Cloutet, E.; Hiorns, R. C.; Vignau, L.; Cramail, H. Macromolecules 2008, 41, 7033-7040
38. Jeffries-EL, M.; Sauvé, G.; McCullough, R. D. Adv. Mater. 2004, 16, 1017-1019
39. Loewe, R. S.; Khersonsky, S. M.; McCullough, R. D. Adv. Mater. 1999, 11, 250-253
40. Yokoyama, A.; Miyakoshi, R.; Yokozawa, T. Macromolecules 2004, 37, 1169-1171
41. Moon, J. S.; Lee, J. K.; Cho, S.; Byun, J.; Heeger, A. J. Nano Lett. 2008, 9, 230-234
42. Handlin, D. L.; Thomas, E. L. Macromolecules 1983, 16, 1514-1525
43. Ma, W.; Kim, J. Y.; Lee, K.; Heeger, A. J. Macromol. Rapid Commun. 2007, 28, 1776-1780
44. Moon, J. S.; Takacs, C. J.; Sun, Y.; Heeger, A. J. Nano Lett. 2011, 11, 1036-1039
45. Xin, H.; Reid, O. G.; Ren, G.; Kim, F. S.; Ginger, D. S.; Jenekhe, S. A. ACS Nano 2010, 4, 1861-1872
46. Liu, J.; Loewe, R. S.; McCullough, R. D. Macromolecules 1999, 32, 5777-5785
47. Sheina, E. E.; Liu, J.; Iovu, M. C.; Laird, D. W.; McCullough, R. D. Macromolecules 2004, 37, 3526-3528
48. Malik, S.; Nandi, A. K. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2002, 40, 2073-2085
49. 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, 197-203
50. Kim, M.-S.; Kim, B.-G.; Kim, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 1264-1269
51. Gupta, D.; Mukhopadhyay, S.; Narayan, K. S. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2010, 94, 1309-1313
52. Ma, H.; Yip, H.-L.; Huang, F.; Jen, A. K. Y. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 1371-1388
53. Gadisa, A.; Svensson, M.; Andersson, M. R.; Inganas, O. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 1609-1611
54. Li, G.; Yao, Y.; Yang, H.; Shrotriya, V.; Yang, G.; Yang, Y. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 1636-1644
55. Potscavage, W. J. J.; Yoo, S.; Kippelen, B. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 193308
56. Vandewal, K.; Tvingstedt, K.; Gadisa, A.; Inganas, O.; Manca, J. V. Nat. Mater. 2009, 8, 904-909
57. Hoffmann, R.; Janiak, C.; Kollmar, C. Macromolecules 1991, 24, 3725-3746
58. Moet, D. J. D.; Lenes, M.; Kotlarski, J. D.; Veenstra, S. C.; Sweelssen, J.; Koetse, M. M.; de Boer, B.; Blom, P. W. M. Org. Electron. 2009, 10, 1275-1281
59. Li, N.; Lassiter, B. E.; Lunt, R. R.; Wei, G.; Forrest, S. R. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 023307
60. Thakur, A. K.; Wantz, G.; Garcia-Belmonte, G.; Bisquert, J.; Hirsch, L. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2011, 95, 2131-2135
61. Verploegen, E.; Mondal, R.; Bettinger, C. J.; Sok, S.; Toney, M. F.; Bao, Z. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 3519-3529
62. Parnell, A. J.; Dunbar, A. D. F.; Pearson, A. J.; Staniec, P. A.; Dennison, A. J. C.; Hamamatsu, H.; Skoda, M. W. A.; Lidzey, D. G.; Jones, R. A. L. Adv. Mater. 2010, 22, 2444-2447
63. McNeill, C. R.; Halls, J. J. M.; Wilson, R.; Whiting, G. L.; Berkebile, S.; Ramsey, M. G.; Friend, R. H.; Greenham, N. C. Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 2309-2321
64. Kiel, J. W.; Kirby, B. J.; Majkrzak, C. F.; Maranville, B. B.; Mackay, M. E. Soft Matter 2010, 6, 641-646
65. Iovu, M. C.; Jeffries-El, M.; Zhang, R.; Kowalewski, T.; McCullough, R. D. J. Macromol. Sci., Part A: Pure Appl. Chem. 2006, 43, 1991-2000
66. Verilhac, J.-M.; LeBlevennec, G.; Djurado, D.; Rieutord, F.; Chouiki, M.; Travers, J.-P.; Pron, A. Synth. Met. 2006, 156, 815-823
67. Broseta, D.; Fredrickson, G. H.; Helfand, E.; Leibler, L. Macromolecules 1990, 23, 132-139
68. Enders, S.; Hinrichs, A.; Horst, R.; Wolf, B. A. J. Macromol. Sci., Part A: Pure Appl. Chem. 1996, 33, 1097-1111
69. Gelles, R.; Frank, C. W. Macromolecules 1983, 16, 1448-1456
70. Yuan, Y.; Reece, T. J.; Sharma, P.; Poddar, S.; Ducharme, S.; Gruverman, A.; Yang, Y.; Huang, J. Nat. Mater. 2011, 10, 296-302
71. Schilinsky, P.; Asawapirom, U.; Scherf, U.; Biele, M.; Brabec, C. J. Chem. Mater. 2005, 17, 2175-2180
72. Ballantyne, A. M.; Chen, L.; Dane, J.; Hammant, T.; Braun, F. M.; Heeney, M.; Duffy, W.; McCulloch, I.; Bradley, D. D. C.; Nelson, J. Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 2373-2380