Mechanism for efficient photoinduced charge separation at disordered organic heterointerfaces

Advanced Functional Materials

Volumn 22, Issue 13, 2012, Pages 2700-2708

  Van Eersel, Harm ^a   Janssen, René A J ^a   Kemerink, Martijn ^a  

^a EINDHOVEN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Netherlands)

Author keywords

charge transport; electronic processes; organic electronics; solar cells

Indexed keywords

BAND OFFSETS; CHARGE TRANSFER COMPLEX; COULOMB POTENTIAL; CT COMPLEX; DENSITY OF STATE; DISSOCIATION PROCESS; DISSOCIATION YIELD; DONOR AND ACCEPTOR; DONOR-ACCEPTOR HETEROJUNCTIONS; ELECTRONIC PROCESS; FREE CHARGE; HETERO-INTERFACES; INDEPENDENT MEASUREMENT; KINETIC MONTE CARLO MODEL; ORGANIC ELECTRONICS; ORGANIC SOLAR CELL; PHOTOINDUCED CHARGE SEPARATION; SUBSTANTIAL ENERGY; TWO-STEP PROCESS;

BINDING ENERGY; CHARGE TRANSFER; DISSOCIATION; ELECTRIC FIELDS; ENERGY DISSIPATION; SOLAR CELLS;

HETEROJUNCTIONS;

EID: 84863678943     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201200249     Document Type: Article

References (65)

1. G. Yu, J. Gao, J. C. Hummelen, F. Wudl, A. J. Heeger, Science 1995, 270, 1789.
2. R. F. Service, Science 2011, 332, 293.
3. M. A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, W. Warta, E. D. Dunlop, Prog. Photovolt: Res. Appl. 2012, 20, 12.
4. Y. Liang, Z. Xu, J. Xia, S.-T. Tsai, Y. Wu, G. Li, C. Ray, L. Yu, Adv. Energy Mater. 2010, 22, 135.
5. G. F. Burkhard, E. T. Hoke, S. R. Scully, M. D. McGehee, Nano Lett. 2009, 9, 4037.
6. G. Dennler, K. Forberich, M. C. Scharber, C. J. Brabec, I. Tomiš, K. Hingerl, T. Fromherz, J. Appl. Phys. 2007, 102, 054516.
7. S. H. Park, A. Roy, S. Beaupré, S. Cho, N. Coates, J. S. Moon, D. Moses, M. Leclerc, K. Lee, A. J. Heeger, Nat. Photonics 2009, 3, 297.
8. J. Meiss, K. Leo, M. K. Riede, C. Uhrich, W.-M. Gnehr, S. Sonntag, M. Pfeiffer, Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 213306.
9. J. Lee, K. Vandewal, S. R. Yost, M. E. Bahlke, L. Goris, M. A. Baldo, J. V. Manca, T. Van Voorhis, J. Am Chem. Soc. 2010, 132, 11878.
10. H. Hoppe, N. Arnold, N. S. Sariciftci, D. Meissner, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2003, 80, 105.
11. L. H. Slooff, S. C. Veenstra, J. M. Kroon, D. J. D. Moet, J. Sweelssen, M. M. Koetse, Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 143506.
12. K. Maturová, S. S. van Bavel, M. M. Wienk, R. A. J. Janssen, M. Kemerink, Nano Lett. 2009, 9, 3032.
13. J. D. Kotlarski, P. W. M. Blom, L. J. A. Koster, M. Lenes, L. H. Slooff, J. Appl. Phys. 2008, 103, 084502.
14. L. J. A. Koster, E. C. P. Smits, V. D. Mihailetchi, P. W. M. Blom, Phys. Rev. B 2005, 72, 085205.
15. V. D. Mihailetchi, H. Xie, B. de Boer, L. J. Anton Koster, P. W. M. Blom, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 699.
16. K. Maturová, S. S. van Bavel, M. M. Wienk, R. A. J. Janssen, M. Kemerink, Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 261.
17. V. D. Mihailetchi, L. J. A. Koster, J. C. Hummelen, P. W. M. Blom, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 216601.
18. V. I. Arkhipov, E. V. Emelianova, H. Bässler, Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 1321.
19. V. I. Arkhipov, P. Heremans, H. Bässler, Appl. Rev. Lett. 2003, 82, 4605.
20. V. Nenashev, S. D. Baranovskii, M. Wiemer, F. Jansson, R. Österbacka, A. V. Dvurechenskii, F. Gebhard, Phys. Rev. B. 2011, 84, 035210.
21. C. Deibel, T. Strobel, V. Dyakonov, Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 036402.
22. L. Onsager, Phys. Rev. 1938, 54, 554.
23. C. L. Braun, J. Chem. Phys. 1984, 80, 4157.
24. V. D. Mihailetchi, H. Xie, B. de Boer, L. M. Popescu, J. C. Hummelen, P. W. M. Blom, L. J. A. Koster, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 012107.
25. D. J. D. Moet, M. Lenes, J. D. Kotlarski, S. C. Veenstra, J. Sweelssen, M. M. Koetse, B. de Boer, P. W. M. Blom, Org. Electron. 2009, 10, 1275.
26. D. J. D. Moet, M. Lenes, M. Morana, H. Azimi, C. J. Brabec, P. W. M. Blom, Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 213506.
27. D. Veldman, O. Ipek, S. C. J. Meskers, J. Sweelssen, M. M. Koetse, S. C. Veenstra, J. M. Kroon, S. S. van Bavel, J. Loos, R. A. J. Janssen, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7721.
28. F. Etzold, I. A. Howard, R. Mauer, M. Meister, T.-D. Kim, K.-S. Lee, N. S. Baek, F. Laquai, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9469.
29. J. M. Hodgkiss, A. R. Campbell, R. A. Marsh, A. Rao, S. Albert-Seifried, R. H. Friend, Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 177701.
30. A. Howard, R. Mauer, M. Meister, F. Laquai, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14866.
31. J. Guo, H. Ohkita, H. Benten, S. Ito, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6154.
32. S. Westenhoff, I. A. Howard, J. M. Hodgkiss, K. R. Kirov, H. A. Bronstein, C. K. Williams, N. C. Greenham, R. H. Friend, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13653.
33. O. Rubel, S. D. Baranovskii, W. Stolz, F. Gebhard, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 196602.
34. U. Albrecht, H. Bässler, Chem. Phys. Lett. 1995, 235, 389.
35. T. Offermans, S. C. J. Meskers, R. A. J. Janssen, J. Chem. Phys. 2003, 119, 10924.
36. P. Peumans, S. R. Forrest, Chem. Phys. Lett. 2004, 398, 27.
37. T. Offermans, S. C. J. Meskers, R. A. J. Janssen, Chem. Phys. 2005, 308, 125.
38. P. K. Watkins, A. B. Walker, G. L. B. Verschoor, Nano Lett. 2005, 5, 1814.
39. R. A. Marsh, C. Groves, N. C. Greenham, J. Appl. Phys. 2007, 101, 083509.
40. C. Groves, R. A. Marsh, N. C. Greenham, J. Chem. Phys. 2008, 129, 114903.
41. M. Wojcik, P. Michalak, M. Tachiya, Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 162102.
42. C. Groves, J. C. Blakesley, N. C. Greenham, Nano Lett. 2010, 10, 1063.
43. V. D. Mihailetchi, J. K. J. van Duren, P. W. M. Blom, J. C. Hummelen, R. A. J. Janssen, J. M. Kroon, M. T. Rispens, W. J. H. Verhees, M. M. Wienk, Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 43.
44. V. D. Mihailetchi, L. J. A. Koster, P. W. M. Blom, C. Melzer, B. de Boer, J. K. J. van Duren, R. A. J. Janssen, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 795.
45. J. A. Koster, unpublished. Hole-only SCLC curves below room temperature were only available as parameters in the model used in ref. [43,44]. For this reason hole transport fits were made on a linear scale, which puts most weight on the high-current regime in which the parameterized expressions are most accurate.
46. SETFOS 3.2 was used for the drift-diffusion fits. SETFOS is developed by FLUXiM, (accessed March, 2012).
47. R. Coehoorn, W. F. Pasveer, P. A. Bobbert, M. A. J. Michels, Phys. Rev. B. 2005, 72, 155206.
48. Knupfer, Appl. Phys. A. 2003, 77, 623.
49. M. Hallermann, S. Haneder, E. Da Como, Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 053307.
50. J. Kern, S. Schwab, C. Deibel, V. Dyakonov, Phys. Status Solidi RRL 2011, 5, 364.
51. S. Gélinas, O. Paré-Labrosse, C. N. Brosseau, S. A. Seifried, C. R. McNeill, K. R. Kirov, I. A. Howard, R. Leonelli, R. H. Friend, C. Silva, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 7114.
52. D. E. Markov, C. Tanase, P. W. M. Blom, J. Wildeman, Phys. Rev. B. 2005, 72, 045217.
53. V. Mikhnenko, F. Cordella, A. B. Sieval, J. C. Hummelen, P. W. M. Blom, M. A. Loi, J. Phys. Chem. B 2008, 112, 11601.
54. W. F. Pasveer, J. Cottaar, C. Tanase, R. Coehoorn, P. A. Bobbert, P. W. M. Blom, D. M. de Leeuw, M. A. J. Michels, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 206601.
55. M. Bouhassoune, S. L. M. van Mensfoort, P. A. Bobbert, R. Coehoorn, Org. Electron. 2009, 10, 437.
56. H. Tamura, M. Tsukada, Phys. Rev. B. 2012, 85, 054301.
57. S. L. M. van Mensfoort, S. I. E. Vulto, R. A. J. Janssen, R. Coehoorn, Phys. Rev. B. 2008, 78, 085208.
58. J. K. J. van Duren, X. Yang, J. Loos, C. W. T. Bulle-Lieuwma, A. B. Sieval, J. C. Hummelen, R. A. J. Janssen, Adv. Funct. Mater. 2004, 14, 425.
59. C. Miller, R. Gysel, C. E. Miller, E. Verploegen, Z. Beiley, M. Heeney, I. McCulloch, Z. Bao, M. F. Toney, M. D. McGehee, J. Polym. Sci. B 2011, 49, 499.
60. W. Chr. Germs, J. J. M. van der Holst, S. L. M. van Mensfoort, P. A. Bobbert, R. Coehoorn, Phys. Rev. B. 2011, 84, 165210.
61. J. C. Blakesley, D. Neher, Phys. Rev. B. 2011, 84, 075210.
62. C. Brabec, G. Zerza, G. Cerullo, S. De Silvesri, S. Luzzati, J. C. Hummelen, S. Sariciftci, Chem. Phys. Lett. 2001, 340, 232.
63. M. C. Scharber, D. Mühlbacher, M. Koppe, P. Denk, C. Waldauf, A. J. Heeger, C. J. Brabec, Adv. Mat. 2006, 18, 789.
64. D. Veldman, S. C. J. Meskers, R. A. J. Janssen, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1939-1948.
65. F. C. Jamieson, E. Buchaca Domingo, T. McCarthy-Ward, M. Heeney, N. Stingelin, J. R. Durrant, Chem. Sci. 2012, 3, 485.