Porphyrins for dye-sensitised solar cells: New insights into efficiency-determining electron transfer steps

Chemical Communications

Volumn 48, Issue 35, 2012, Pages 4145-4162

  Griffith, Matthew J ^a   Sunahara, Kenji ^b,c   Wagner, Pawel ^a   Wagner, Klaudia ^a   Wallace, Gordon G ^a   Officer, David L ^a   Furube, Akihiro ^b,c   Katoh, Ryuzi ^b,d   Mori, Shogo ^e   Mozer, Attila J ^a  

^a UNIVERSITY OF WOLLONGONG   (Australia)

^b NATIONAL INSTITUTE OF ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE AND TECHNOLOGY AIST   (Japan)

^c UNIVERSITY OF TSUKUBA   (Japan)

^d NIHON UNIVERSITY   (Japan)

^e SHINSHU UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DIMER; ELECTROLYTE; MONOMER; PORPHYRIN; RUTHENIUM COMPLEX; TITANIUM DIOXIDE; ZINC;

ABSORPTION SPECTROSCOPY; ARTICLE; ELECTRIC POTENTIAL; ELECTRICITY; ELECTRON TRANSPORT; FILM; MICROANALYSIS; MOLECULAR SIZE; OXIDATION REDUCTION REACTION; RADIATION USE EFFICIENCY; SENSITIZATION; SOLAR ENERGY;

EID: 84859328853     PISSN: 13597345     EISSN: 1364548X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c2cc30677h     Document Type: Article

References (100)

1. A. Ben-Shem, F. Frolow, N. Nelson, FEBS Lett., 2004, 564, 274
2. H. van Amerongen and J. P. Dekker, in Light-Harvesting Antennas in Photosynthesis, ed. B. R. Green and W. W. Parson, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 2003, p. 219
3. Y. S. Nam, T. Shin, H. Park, A. P. Magyar, K. Choi, G. Fantner, K. A. Nelson, A. M. Belcher, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 1462
4. J. H. Kim, S. H. Lee, J. S. Lee, M. Lee, C. B. Park, Chem. Commun., 2011, 47, 10227
5. S. Prathapan, T. E. Johnson, J. S. Lindsey, J. Am. Chem. Soc., 1993, 115, 7519
6. G. F. Moore, J. D. Blakemore, R. L. Milot, J. F. Hull, H.-e. Song, L. Cai, C. A. Schmuttenmaer, R. H. Crabtree, G. W. Brudvig, Energy Environ. Sci., 2011, 4, 2389
7. B. O'Regan, M. Grätzel, Nature, 1991, 353, 737
8. S. E. Gledhill, B. Scott, B. A. Gregg, J. Mater. Res., 2005, 20, 3167
9. S. E. Shaheen, D. S. Ginley, G. E. Jabbour, MRS Bull., 2005, 30, 10
10. A. Kay, M. Grätzel, J. Phys. Chem., 1993, 97, 6272
11. A. B. F. Martinson, T. W. Hamann, M. J. Pellin, J. T. Hupp, Chem.–Eur. J., 2008, 14, 4458
12. A. Hagfeldt, G. Boschloo, L. Sun, L. Kloo, H. Pettersson, Chem. Rev., 2010, 110, 6595
13. M. V. Martinez-Diaz, G. de la Torrea, T. Torres, Chem. Commun., 2010, 46, 7090
14. H. Imahori, T. Umeyama, S. Ito, Acc. Chem. Res., 2009, 42, 1809
15. Q. Wang, W. M. Campbell, E. E. Bonfantani, K. W. Jolley, D. L. Officer P. J. Walsh, K. Gordon, R. Humphry-Baker, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 15397
16. A. Yella, H.-W. Lee, H. N. Tsao, C. Yi, A. K. Chandiran, M. K. Nazeeruddin, E. W.-G. Diau, C.-Y. Yeh, S. M Zakeeruddin, M. Grätzel, Science, 2011, 334, 629
17. Y. Lee, C. She, N. C. Jeong, J. T. Hupp, Chem. Commun., 2010, 46, 6090
18. A. Forneli, M. Planells, M. A. Sarmentero, E. Martinez-Ferrero, B. C. O'Regan, P. Ballester, E. Palomares, J. Mater. Chem., 2008, 18, 1652
19. M. Gervaldo, F. Fungo, E. N. Durantini, J. J. Silber, L. Sereno, L. Otero, J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 20953
20. W. M. Campbell, A. K. Burrell, D. L. Officer K. W. Jolley, Coord. Chem. Rev., 2004, 248, 1363
21. T. Dos Santos, A. Morandeira, S. Koops, A. J. Mozer, G. Tsekouras, Y. Dong, P. Wagner, G. Wallace, J. C. Earles, K. C. Gordon, D. L. Officer J. R. Durrant, J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 3276
22. A. J. Mozer, M. J. Griffith, G. Tsekouras, P. Wagner, G. G. Wallace, S. Mori, K. Sunahara, M. Miyashita, J. C. Earles, K. C. Gordon, L. Du, R. Katoh, A. Furube, D. L. Officer J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 15621
23. C.-F. Lo, S.-J. Hsu, C.-L. Wang, Y.-H. Cheng, H.-P. Lu, E. W.-G. Diau, C.-Y. Lin, J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 12018
24. W. M. Campbell, K. W. Jolley, P. Wagner, K. Wagner, P. J. Walsh, K. C. Gordon, L. Schmidt-Mende, M. K. Nazeeruddin, Q. Wang, M. Grätzel, D. L. Officer J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 11760
25. D. F. Watson, A. Marton, A. M. Stux, G. J. Meyer, J. Phys. Chem. B, 2004, 108, 11680
26. J. Rochford, D. Chu, A. Hagfeldt, E. Galoppini, J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 4655
27. Y. Rio, P. Vazquez, E. Palomares, J. Porphyrins Phthalocyanines, 2009, 13, 645
28. H. Imahori, S. Hayashi, T. Umeyama, S. Eu, A. Oguro, S. Kang, Y. Matano, T. Shishido, S. Ngamsinlapasathian, S. Yoshikawa, Langmuir, 2006, 22, 11405
29. S. Eu, S. Hayashi, T. Umeyama, Y. Matano, Y. Araki, H. Imahori, J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 4396
30. H. Imahori, Y. Matsubara, H. Iijima, T. Umeyama, Y. Matano, S. Ito, M. Niemi, N. V. Tkachenko, H. Lemmetyinen, J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 10656
31. M. Ishida, S. W. Park, D. Hwang, Y. B. Koo, J. L. Sessler, D. Y. Kim, D. Kim, J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 19343
32. S. Mathew, H. Iijima, Y. Toude, T. Umeyama, Y. Matano, S. Ito, N. V. Tkachenko, H. Lemmetyinen, H. Imahori, J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 14415
33. Y.-C. Chang, C.-L. Wang, T.-Y. Pan, S.-H. Hong, C.-M. Lan, H.-H. Kuo, C.-F. Lo, H.-Y. Hsu, C.-Y. Lin, E. W.-G. Diau, Chem. Commun., 2011, 47, 8910
34. Y. Tachibana, S. A. Haque, I. P. Mercer, J. R. Durrant, D. R. Klug, J. Phys. Chem. B, 2000, 104, 1198
35. S. Akimoto, T. Yamazaki, I. Yamazaki, A. Osuka, Chem. Phys. Lett., 1999, 309, 177
36. F. Odobel, E. Blart, M. Lagrée, M. Villieras, H. Boujtita, N. E. Murr, S. Caramori, C. A. Bignozzi, J. Mater. Chem., 2003, 13, 502
37. M. K. Nazeeruddin, R. Humphry-Baker, D. L. Officer W. M. Campbell, A. K. Burrell, M. Grätzel, Langmuir, 2004, 20, 6514
38. T. M. R. Viseu, G. Hungerford, M. I. C. Ferreira, J. Phys. Chem. B, 2002, 106, 1853
39. K. Wagner, M. J. Griffith, M. James, A. J. Mozer, P. Wagner, G. Triani, D. L. Officer G. G. Wallace, J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 317
40. M.-W. Lee, S.-B. Cha, S.-J. Yang, S. W. Park, K. Kim, N.-G. Park, D.-H. Lee, Bull. Korean Chem. Soc., 2009, 30, 2269
41. K. Srinivas, K. Yesudas, K. Bhanuprakash, V. J. Rao, L. J. Giribabu, J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 20117
42. A. Kathiravan, R. Renganathan, J. Colloid Interface Sci., 2009, 331, 401
43. J. Wiberg, T. Marinado, D. P. Hagberg, L. Sun, A. Hagfeldt, B. Albinsson, J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 3881
44. J. Cai, N. Satoh, L. Han, J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 6033
45. T. Horiuchi, H. Miura, K. Sumioka, S. Uchida, J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 12218
46. K. Sunahara, A. Furube, R. Katoh, S. Mori, M. J. Griffith, G. G. Wallace, P. Wagner, D. L. Officer A. J. Mozer, J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 22084
47. A. J. Mozer, P. Wagner, D. L. Officer G. G. Wallace, W. M. Campbell, M. Miyashita, K. Sunaharac, S. Mori, Chem. Commun., 2008, 4741
48. M. Miyashita, K. Sunahara, T. Nishikawa, Y. Uemura, N. Koumura, K. Hara, A. Mori, T. Abe, E. Suzuki, S. Mori, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 17874
49. B. C. O'Regan, I. López-Duarte, M. V. Martínez-Díaz, A. Forneli, J. Albero, A. Morandeira, E. Palomares, T. Torres, J. R. Durrant, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 2906
50. J. R. Jennings, Y. Liu, Q. Wang, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 6637
51. S. A. Haque, E. Palomares, B. M. Cho, A. N. M. Green, N. Hirata, D. R. Klug, J. R. Durrant, J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 3456
52. R. Sánchez-de-Armas, J. Oviedo, M. A. S. Miguel, J. F. Sanz, J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 11293
53. R. Katoh, A. Furube, A. V. Barzykin, H. Arakawa, M. Tachiya, Coord. Chem. Rev., 2004, 248, 1195
54. T. Yoshihara, R. Katoh, A. Furube, Y. Tamaki, M. Murai, K. Hara, S. Murata, H. Arakawa, M. Tachiya, J. Phys. Chem. B, 2004, 108, 3817
55. R. Katoh, A. Furube, S. Mori, M. Miyashita, K. Sunahara, N. Koumura, K. Hara, Energy Environ. Sci., 2009, 2, 542
56. R. Katoh, A. Furube, T. Yoshihara, K. Hara, G. Fujihashi, S. Takano, S. Murata, H. Arakawa, M. Tachiya, J. Phys. Chem. B, 2004, 108, 4818
57. G. Benkö, J. Kallioinen, J. E. I. Korppi-Tommola, A. P. Yartsev, V. Sundström, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 489
58. S. E. Koops, B. C. O'Regan, P. R. F. Barnes, J. R. Durrant, J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 4808
59. J. J. H. Pijpers, R. Ulbricht, S. Derossi, J. N. H. Reek, M. Bonn, J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 2578
60. M. Grätzel, Inorg. Chem., 2005, 44, 6841
61. R. Katoh, A. Furube, K. Hara, S. Murata, H. Sugihara, H. Arakawa, M. Tachiya, J. Phys. Chem. B, 2002, 106, 12957
62. Y. Liu, A. Hagfeldt, X.-R. Xiao, S.-E. Lindquist, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 1998, 55, 267
63. G. Boschloo, L. Häggman, A. Hagfeldt, J. Phys. Chem. B, 2006, 110, 13144
64. H. Imahori, S. Kang, H. Hayashi, M. Haruta, H. Kurata, S. Isoda, S. E. Canton, Y. Infahsaeng, A. Kathiravan, T. Pascher, P. Chabera, A. P. Yartsev, V. Sundstrom, J. Phys. Chem. A, 2011, 115, 3679
65. P. R. Barnes, A. Y. Anderson, M. Juozapavicius, L. Liu, X. Li, E. Palomares, A. Forneli, B. C. O'Regan, Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 3547
66. C.-W. Chang, L. Luo, C.-K. Chou, C.-F. Lo, C.-Y. Lin, C.-S. Hung, Y.-P. Lee, E. W.-G. Diau, J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 11524
67. R. Katoh, M. Murai, A. Furube, Chem. Phys. Lett., 2008, 461, 238
68. A. J. Frank, N. Kopidakis, J. van de Lagemaat, Coord. Chem. Rev., 2004, 248, 1165
69. A. C. Fisher, L. M. Peter, E. A. Ponomarev, A. B. Walker, K. G. U. Wijayantha, J. Phys. Chem. B, 2000, 104, 949
70. L. M. Peter, N. W. Duffy, R. L. Wang, K. G. U. Wijayantha, J. Electroanal. Chem., 2002, 524–525, 127
71. J. Bisquert, F. Fabregat-Santiago, I. Mora-Sero, G. Garcia-Belmonte, S. Gimenez, J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 17278
72. Q. Wang, J. E. Moser, M. Grätzel, J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 14945
73. B. C. O'Regan, K. Bakker, J. Kroeze, H. Smit, P. Sommeling, J. R. Durrant, J. Phys. Chem. B, 2006, 110, 17155
74. S. Nakade, T. Kanzaki, Y. Wada, S. Yanagida, Langmuir, 2005, 21, 10803
75. N. W. Duffy, L. M. Peter, R. M. G. Rajapakse, K. G. U. Wijayantha, Electrochem., Commun., 2000, 2, 658
76. J. Nelson, Phys. Rev. B: Condens. Matter, 1999, 59, 15374
77. C.-P. Hsieh, H.-P. Lu, C.-L. Chiu, C.-W. Lee, S.-H. Chuang, C.-L. Mai, W.-N. Yen, S.-J. Hsu, E. W.-G. Diau, C.-Y. Yeh, J. Mater. Chem., 2010, 20, 1127
78. T. Bessho, S. M. Zakeeruddin, C.-Y. Yeh, E. W.-G. Diau, M. Grätzel, Angew. Chem., Int. Ed., 2010, 49, 6646
79. J. Wiberg, T. Marinado, D. P. Hagberg, L. Sun, A. Hagfeldt, B. Albinsson, J. Phys. Chem. B, 2010, 114, 14358
80. C.-W. Lee, H.-P. Lu, C.-M. Lan, Y.-L. Huang, Y.-R. Liang, W.-N. Yen, Y.-C. Liu, Y.-S. Lin, E. W.-G. Diau, C.-Y. Yeh, Chem.–Eur. J., 2009, 15, 1403
81. K. Hosomizu, M. Oodoi, T. Umeyama, Y. Matano, K. Yoshida, S. Isoda, M. Isosomppi, N. V. Tkachenko, H. Lemmetyinen, H. Imahori, J. Phys. Chem. B, 2008, 112, 16517
82. R. Katoh, M. Kasuya, A. Furube, N. Fuke, N. Koide, L. Han, Chem. Phys. Lett., 2009, 471, 280
83. Q. Wang, Z. Zhang, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 7084
84. S. Ferrere, B. A. Gregg, J. Phys. Chem. B, 2001, 105, 7602
85. B. A. Gregg, S.-G. Chen, S. Ferrere, J. Phys. Chem. C, 2003, 107, 3019
86. F. Sauvage, M. K. R. Fischer, A. Mishra, S. M. Zakeeruddin, M. K. Nazeeruddin, P. Bäuerle, M. Grätzel, ChemSusChem, 2009, 2, 761
87. J.-J. Cid, J.-H. Yum, S.-R. Jang, M. K. Nazeeruddin, E. Martínez-Ferrero, E. Palomares, J. Ko, M. Grätzel, T. Torres, Angew. Chem., Int. Ed., 2007, 46, 8358
88. M. K. Nazeeruddin, P. Pechy, T. Renourd, S. M. Zakeeruddin, R. Humphry-Baker, P. Comte, P. Liska, L. Cevey, E. Costa, V. Shklover, L. Spiccia, G. B. Deacon, C. A. Bignozzi, M. Grätzel, J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 1613
89. J.-H. Yum, E. Baranoff, S. Wenger, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, Energy Environ. Sci., 2010, 4, 842
90. F. Farzad, D. W. Thompson, C. A. Kelly, G. J. Meyer, J. Am. Chem. Soc., 1999, 121, 5577
91. J. N. Clifford, A. Forneli, H. Chen, T. Torres, S. Tan, E. Palomares, J. Mater. Chem., 2011, 21, 1693
92. W. R. Scheidt, K. E. Buentello, N. Ehlinger, A. Cinquantini, M. Fontani, F. Laschi, Inorg. Chim. Acta, 2008, 361, 1722
93. J. N. Clifford, E. Palomares, M. K. Nazeeruddin, R. Tham, M. Grätzel, J. R. Durrant, J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 5670
94. B. E. Hardin, E. T. Hoke, P. B. Armstrong, J.-H. Yum, P. Comte, T. Torres, J. M. J. Fréchet, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, M. D. McGehee, Nat. Photonics, 2009, 3, 406
95. S. Hayashi, M. Tanaka, H. Hayashi, S. Eu, T. Umeyama, Y. Matano, Y. Araki, H. Imahori, J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 15576
96. M. J. Griffith, A. J. Mozer, G. Tsekouras, Y. Dong, P. Wagner, K. Wagner, G. G. Wallace, S. Mori, D. L. Officer Appl. Phys. Lett., 2011, 98, 163502
97. G. M. Hasselman, D. F. Watson, J. R. Stromberg, D. F. Bocian, D. Holten, J. S. Lindsey, G. J. Meyer, J. Phys. Chem. B, 2006, 110, 25430
98. R. B. M. Koehorst, G. K. Boschloo, T. J. Savenije, A. Goossens, T. J. Schaafsma, J. Phys. Chem. B, 2000, 104, 2371
99. D. Kuang, S. Ito, B. Wenger, C. Klein, J.-E. Moser, R. Humphry-Baker, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 4146
100. U. Bach, D. Lupo, P. Comte, J. E. Moser, F. Weissrtel, J. Salbeck, M. Grätzel, Nature, 1998, 395, 583