Electron transport in acceptor-sensitized polymer-oxide solar cells: The importance of surface dipoles and electron cascade effects

ACS Applied Materials and Interfaces

Volumn 4, Issue 6, 2012, Pages 2955-2963

  Berhe, Seare A ^a   Zhou, Joy Y ^b   Haynes, Keith M ^a   Rodriguez, Marco T ^a   Youngblood, W Justin ^a  

^a UNIVERSITY OF NORTH TEXAS   (United States)

^b UNIVERSITY OF MINNESOTA   (United States)

Author keywords

acceptor; electron; nanorods; organic; oxide; photovoltaic; polymer; sensitizer

Indexed keywords

ACCEPTOR; COMPOSITE INTERLAYERS; CONDUCTION BAND EDGE; CURRENT VOLTAGE; DIPOLE EFFECTS; ELECTRON CASCADES; ELECTRON MEDIATOR; ELECTRON TRANSPORT; FILL FACTOR; FLUORESCENCE QUENCHING; ORGANIC; OXIDE INTERFACES; OXIDE SEMICONDUCTOR; P-TYPE; PHOTO-VOLTAGE; PHOTOVOLTAIC; REDUCTION POTENTIAL; SEMICONDUCTIVE; SENSITIZER; SURFACE DIPOLE; TEST CELL; VACUUM LEVEL SHIFT;

COMPOSITE FILMS; ELECTRONS; NANORODS; NANOSTRUCTURED MATERIALS; OXIDES; PHOTOSENSITIZERS; POLYMERS; TITANIUM DIOXIDE; TWO PHOTON PROCESSES; VACUUM; ZINC OXIDE;

PHOTOVOLTAIC EFFECTS;

NANOTUBE; POLYMER; TITANIUM; TITANIUM DIOXIDE; ZINC OXIDE;

ARTICLE; CHEMISTRY; ELECTRON; ELECTRON TRANSPORT; SEMICONDUCTOR; SOLAR ENERGY;

ELECTRON TRANSPORT; ELECTRONS; NANOTUBES; POLYMERS; SEMICONDUCTORS; SOLAR ENERGY; TITANIUM; ZINC OXIDE;

EID: 84863219580     PISSN: 19448244     EISSN: 19448252     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/am300282d     Document Type: Article

References (70)

1. Arango, A. C.; Carter, S. A.; Brock, P. J. Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 1698-1700
2. Coakley, K. M.; McGehee, M. D. Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 3380-3382
3. Beek, W. J. E.; Wienk, M. M.; Janssen, R. A. J. Adv. Mater. 2004, 16, 1009-1013
4. Beek, W. J. E.; Wienk, M. M.; Janssen, R. A. J. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 1112-1116
5. Peiro, A. M.; Ravirajan, P.; Govender, K.; Boyle, D. S.; OBrien, P.; Bradley, D. D. C.; Nelson, J.; Durrant, J. R. J. Mater. Chem. 2006, 16, 2088-2096
6. White, M. S.; Olson, D. C.; Shaheen, S. E.; Kopidakis, N.; Ginley, D. S. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 143517
7. Briseno, A. L.; Holcombe, T. W.; Boukai, A. I.; Garnett, E. C.; Shelton, S. W.; Frechet, J. M. J.; Yang, P. Nano Lett. 2010, 10, 334-340
8. Gonzales-Valls, I.; Lira-Cantu, M. Energy Environ. 2008, 2, 19-34
9. Zhang, F.; Xu, X.; Tang, W.; Zhang, J.; Zhuo, Z.; Wang, J.; Wang, J.; Xu, Z.; Wang, Y. Sol. Energy. Mater. Sol. Cells 2011, 95, 1785-1799
10. Coakley, K. M.; Liu, Y.; McGehee, M. D.; Frindell, K. L.; Stucky, G. D. Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 301-306
11. Kroeze, J. E.; Savenije, T. J.; Vermeulen, M. J. W.; Warman, J. M. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 7696-7705
12. Piris, J.; Kopidakis, N.; Olson, D. C.; Shaheen, S. E.; Ginley, D. S.; Rumbles, G. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 3849-3857
13. Ameri, T.; Dennier, G.; Waldauf, C.; Denk, P.; Forberich, K.; Scharber, M. C.; Brabec, C. J.; Hinger, K. J. Appl. Phys. 2008, 103, 084506
14. Takanezawa, K.; Hirota, K.; Wei, Q.-S.; Tajima, K.; Hashimoto, K. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 7218-7223
15. Umeda, T.; Hashimoto, Y.; Mizukami, H.; Shirakawa, T.; Fujii, A.; Yoshino, K. Synth. Met. 2005, 152, 93-96
16. Shankar, K.; Mor, G. K.; Prakasam, H. E.; Varghese, O. K.; Grimes, C. A. Langmuir 2007, 23, 12445-12449
17. Waldauf, C.; Morana, M.; Denk, P.; Schilinsky, P.; Coakley, K. M.; Choulis, S. A.; Brabec, C. J. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 233517
18. Kudo, N.; Honda, S.; Shimazaki, Y.; Ohkita, H.; Ito, S.; Benten, H. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 183513
19. Yang, C.; Kim, J. Y.; Cho, S.; Lee, J. K.; Heeger, A. J.; Wudl, F. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6444-6450
20. Hau, S. K.; Yip, H.-L.; Acton, O.; Baek, N. S.; Ma, H.; Jen, A. K.-Y. J. Mater. Chem. 2008, 18, 5113-5119
21. Hau, S. K.; Cheng, Y.-J.; Yip, H.-L.; Zhang, Y.; Ma, H.; Jen, A. K.-Y. ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 1892-1902
22. Hsieh, C.-H.; Cheng, Y.-J.; Li, P.-J.; Chen, C.-H.; Dubosc, M.; Liang, R.-M.; Hsu, C.-S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4887-4893
23. Chen, C.-T.; Hsu, F.-C.; Kuan, S.-W.; Chen, Y.-F. Sol. Energy. Mater. Sol. Cells 2011, 95, 740-744
24. Ravirajan, P.; Peiro, A. M.; Nazeeruddin, M. K.; Graetzel, M.; Bradley, D. D. C.; Durrant, J. R.; Nelson, J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 7635-7639
25. Goh, C.; Scully, S.; McGehee, M. D. J. Appl. Phys. 2007, 101, 114503
26. Lin, Y.-Y.; Chu, T.-H.; Li, S.-S.; Chuang, C.-H.; Chang, C.-H.; Su, W.-F.; Chang, C.-P.; Chu, M. W.; Chen, C.-W. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3644-3649
27. Said, A. J.; Poize, G.; Martini, C.; Ferry, D.; Marine, W.; Giorgio, S.; Fages, F.; Hocq, J.; Boucle, J.; Nelson, J.; Durrant, J. R.; Ackermann, J. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 11273-11278
28. Zhu, R.; Jiang, C.-Y.; Liu, B.; Ramakrishna, S. Adv. Mater. 2009, 21, 994-1000
29. Lloyd, M. T.; Prasankumar, R. P.; Sinclair, M. B.; Mayer, A. C.; Olson, D. C.; Hsu, J. W. P. J. Mater. Chem. 2009, 19, 4609-4614
30. Kruger, J.; Bach, U.; Gratzel, M. Adv. Mater. 2000, 12, 447-451
31. Tian, X.; Xu, J.; Xie, W. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3973-3980
32. Liu, Y.; Scully, S. R.; McGehee, M. D.; Liu, J.; Luscombe, C. K.; Frechet, J. M. J.; Shaheen, S. E.; Ginley, D. S. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3257-3261
33. Liu, B.; Aydil, E. S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3985-3990
34. Kavan, L.; Gratzel, M.; Gilbert, S. E.; Klemenz, C.; Scheel, H. J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 6716-6723
35. Imanishi, A.; Tsuji, E.; Nakato, Y. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2128-2132
36. Guan, Z.-L.; Kim, J. K.; Wang, H.; Jayye, C.; Fischer, D. A.; Loo, Y.-L.; Kahn, A. Org. Elec. 2010, 11, 1779-1785
37. Murphy, A. R.; Liu, J.; Luscombe, C. K.; Kavulak, D.; Frechet, J. M. J.; Kline, R. J.; McGehee, M. D. Chem. Mater. 2005, 17, 4892-4899
38. Al-Ibrahim, M.; Roth, H.-K.; UZhokhavets, U.; Gobsch, G.; Sensfuss, S. Sol. Energy. Mater. Sol. Cells 2005, 85, 13-20
39. Roberts, L. W.; Schuster, G. B. Org. Lett. 2004, 6, 3813-3816
40. Guldi, D. M.; Hungerbuhler, H.; Asmus, K.-D. J. Phys. Chem. 1995, 99, 9380-9385
41. Ross, R. B.; Cardona, C. M.; Guldi, D. M.; Sankaranarayanan, S. G.; Reese, M. O.; Kopidakis, N.; Peet, J.; Walker, B.; Bazan, G.; Van Keuren, E.; Holloway, B. C.; Drees, M. Nat. Mater. 2009, 8, 208-212
42. Guldi, D. M.; Asmus, K.-D. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 1472-1481
43. Hoppe, H.; Glatzel, T.; Niggemann, M.; Hinsch, A.; Lux-Steiner, M. C.; Sariciftci, N. S. Nano Lett. 2005, 5, 269-274
44. van Duren, J. K. J.; Yang, X.; Loos, J.; Bulle-Lieuwma, C. W. T.; Sieval, A.; Hummelen, J. C.; Janssen, R. A. J. Adv. Funct. Mater. 2004, 14, 425-434
45. Boudon, C.; Gisselbrecht, J.-P.; Gross, M.; Isaacs, L.; Anderson, H. L.; Faust, R.; Diederich, F. Helv. Chim. Acta 1995, 78, 1334-1344
46. Cahen, D.; Hodes, G.; Gratzel, M.; Guillemoles, J. F.; Riess, I. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 2053-2059
47. Pavlishchuk, V. V.; Addison, A. W. Inorg. Chim. Acta 2000, 298, 97-102
48. Bredas, J. L.; Silbey, R.; Boudreaux, D. S.; Chance, R. R. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 6555-6559
49. Beuerle, F.; Chronakis, N.; Hirsch, A. Chem. Commun. 2005, 3676-3678
50. Cormier, R. A.; Connolly, J. S.; Pelter, L. S. Synth. Commun. 1992, 22, 2155-2164
51. Riley, R. G.; Silverstein, R. M.; Katzenellenbogen, J. A.; Lenox, R. S. J. Org. Chem. 1974, 39, 1957-1958
52. Friedman, L.; Fishel, D. L.; Shechter, H. J. Org. Chem. 1965, 30, 1453-1457
53. Ohyama, M.; Kozuka, H.; Yoko, T. Thin Solid Films 1997, 78-85
54. Kotov, M.; Hodes, G. J. Mater. Chem. 2009, 19, 3847-3854
55. Ruhle, S.; Greenstein, M.; Chen, S.-G.; Merson, A.; Pizem, H.; Sukenik, C. S.; Cahen, D.; Zaban, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18907-18913
56. Johansson, E. M. J.; Scholin, R.; Siegbahn, H.; Hagfeldt, A.; Rensmo, H. Chem. Phys. Lett. 2011, 515, 146-150
57. Braun, S.; Salaneck, W. R.; Fahlman, M. Adv. Mater. 2009, 21, 1450-1472
58. Parker, R. A. Phys. Rev. 1961, 124, 1719-1722
59. Ozgur, U.; Alivov, Y. I.; Liu, C.; Teke, A.; Reshchikov, M. A.; Dogan, S.; Avrutin, V.; Cho, S. J.; Morkoc, H. J. Appl. Phys. 2005, 98, 041301
60. Yamaji, M.; Takehira, K.; Itoh, T.; Shizuka, H.; Tobita, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 5470-5474
61. Yamaji, M.; Itoh, T.; Tobita, S. Photochem. Photobiol. Sci. 2002, 1, 869-876
62. Badger, G. M. Quart. Rev. (London) Biol. 1951, 5, 155
63. Berhe, S. A.; Zhou, J. Y.; Youngblood, W. J.
64. Jensen, R. A.; Ryswyk, H. V.; She, C.; Szarko, J. M.; Chen, L. X.; Hupp, J. T. Langmuir 2010, 26, 1401-1404
65. Horiuchi, H.; Katoh, R.; Hara, K.; Yanagida, M.; Murata, S.; Arakawa, H.; Tachiya, M. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 2570-2574
66. Plank, N. O. V.; Howard, I.; Rao, A.; Wilson, M. W. B.; Ducati, C.; Mane, R. S.; Bendall, J. S.; Louca, R. R. M.; Greenham, N. C.; Miura, H.; Friend, R. H.; Snaith, H. J.; Welland, M. E. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 18515-18522
67. Quintana, M.; Edvinsson, T.; Hagfeldt, A.; Boschloo, G. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 1035-1041
68. van der Berg, R. A.; Blom, P. W. M.; Cillessen, J. F. M.; Wolf, R. M. Appl. Phys. Lett. 1995, 66, 697-699
69. Li, J.; Olszta, M.; Dickey, C. Microsc. Microanal. 2007, 13, 1002-1003
70. van Daal, H. J. J. Appl. Phys. 1968, 39, 4467