Improved performance of molecular bulk-heterojunction photovoltaic cells through predictable selection of solvent additives

Advanced Functional Materials

Volumn 22, Issue 22, 2012, Pages 4801-4813

  Graham, Kenneth R ^a   Wieruszewski, Patrick M ^a   Stalder, Romain ^a   Hartel, Michael J ^a   Mei, Jianguo ^a   So, Franky ^a   Reynolds, John R ^a,b  

^a University of Florida   (United States)

^b GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

molecular bulk heterojunction; morphology; organic photovoltaic devices; organic solar cells; solvent additive processing

Indexed keywords

ADDITIVE PROCESSING; BONDING PARAMETERS; BULK HETEROJUNCTION; DOMAIN SIZE; ELECTRON ACCEPTOR; ELECTRON DONORS; GROUP CONTRIBUTION METHOD; HANSEN SOLUBILITY PARAMETERS; ISOINDIGO; METHYL ESTERS; N-METHYL-2-PYRROLIDONE; ORGANIC PHOTOVOLTAIC DEVICES; ORGANIC SOLAR CELL; PHOTOVOLTAIC PERFORMANCE; PHOTOVOLTAICS; POWER CONVERSION EFFICIENCIES; SCREENING METHODS; TRIETHYLENE GLYCOL;

CONVERSION EFFICIENCY; GLYCOLS; HETEROJUNCTIONS; HYDROGEN BONDS; MORPHOLOGY; OLIGOMERS; OPEN CIRCUIT VOLTAGE; PHOTOVOLTAIC CELLS; SOLUBILITY; SOLVENTS; THIOPHENE;

ADDITIVES;

EID: 84869040392     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201102456     Document Type: Article

References (71)

1. G. Yu, J. Gao, J. C. Hummelen, F. Wudl, A. J. Heeger, Science 1995, 270, 1789.
2. C. J. Brabec, N. S. Sariciftci, J. C. Hummelen, Adv. Funct. Mater. 2001, 11, 15.
3. W. Ma, C. Yang, X. Gong, K. Lee, A. J. Heeger, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1617.
4. H.-Y. Chen, J. Hou, S. Zhang, Y. Liang, G. Yang, Y. Yang, L. Yu, Y. Wu, G. Li, Nat. Photonics 2009, 3, 649.
5. T.-Y. Chu, J. Lu, S. Beaupre, Y. Zhang, J.-R. Pouliot, S. Wakim, J. Zhou, M. Leclerc, Z. Li, J. Ding, Y. Tao, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4250.
6. H. Zhou, L. Yang, A. C. Stuart, S. C. Price, S. Liu, W. You, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 2995.
7. C. E. Small, S. Chen, J. Subbiah, C. M. Amb, S. W. Tsang, T. H. Lai, J. R. Reynolds, F. So, Nat. Photonics 2012, 6, 115
8. B. Walker, A. B. Tomayo, X. D. Dang, P. Zalar, J. H. Seo, A. Garcia, M. Tantiwiwat, T. Q. Nguyen, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 3063.
9. H. Shang, H. Fan, Y. Liu, W. Hu, Y. Li, X. Zhan, Adv. Mater. 2011, 23, 1554.
10. S. Loser, C. J. Bruns, H. Miyauchi, R. P. Ortiz, A. Facchetti, S. I. Stupp, T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 8142.
11. Y. Sun, G. C. Welch, W. L. Leong, C. J. Takacs, G. C. Bazan, A. J. Heeger, Nat. Mater. 2012, 11, 44.
12. H. Hoppe, M. Niggemann, C. Winder, J. Kraut, R. Hiesgen, A. Hinsch, D. Meissner, N. S. Sariciftci, Adv. Funct. Mater. 2004, 14, 1005.
13. J. C. Bijleveld, V. S. Gevaerts, D. D. Nuzzo, M. Turbiez, S. G. J. Mathijssen, D. M. de Leeuw, M. M. Wienk, R. A. J. Janssen, Adv. Mater. 2010, 22, E242.
14. K. M. Coakley, M. D. McGehee, Chem. Mater. 2004, 16, 4533.
15. S. Gunes, H. Neugebauer, N. S. Sariciftci, Chem. Rev. 2007, 107, 1324.
16. S. E. Shaheen, C. J. Brabec, N. S. Sariciftci, F. Padinger, T. Fromherz, J. C. Hummelen, Appl. Phys. Lett. 2001, 78, 841.
17. B. Walker, A. Tamayo, D. T. Duong, X.-D. Dang, C. Kim, J. Granstrom, T.-Q. Nguyen, Adv. Energy Mater. 2011, 1, 221.
18. G. Li, Y. Yao, H. Yang, V. Shrotriya, G. Yang, Y. Yang, Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 1636.
19. S. Miller, G. Fanchini, Y. Y. Lin, C. Li, C. W. Chen, W. F. Su, M. Chhowalla, J. Mater. Chem. 2008, 18, 306.
20. H. Y. Chen, H. C. Yang, G. W. Yang, S. Sista, R. B. Zadoyan, G. Li, Y. Yang, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 7946.
21. Y. Yao, J. H. Hou, Z. Xu, G. Li, Y. Yang, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 1783.
22. T. Salim, L. H. Wong, B. Brauer, R. Kukreja, Y. L. Foo, Z. Bao, Y. M. Lam, J. Mater. Chem. 2011, 21, 242.
23. F. C. Chen, H. C. Tseng, C. J. Ko, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 103316.
24. J. K. Lee, W. L. Ma, C. J. Brabec, J. Yuen, J. S. Moon, J. Y. Kim, K. Lee, G. C. Bazan, A. J. Heeger, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3619.
25. J. Peet, J. Y. Kim, N. E. Coates, W. L. Ma, D. Moses, A. J. Heeger, G. C. Bazan, Nat. Mater. 2007, 6, 497.
26. M. Dante, A. Garcia, T. Q. Nguyen, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 1596.
27. Y. Liang, Z. Xu, J. Xia, S.-T. Tsai, Y. Wu, G. Li, C. Ray, L. Yu, Adv. Mater. 2010, 22, E135.
28. H. J. Fan, H. X. Shang, Y. F. Li, X. W. Zhan, Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 133302.
29. K. R. Graham, J. Mei, R. Stalder, J. W. Shim, H. Cheun, F. Steffy, F. So, B. Kippelen, J. R. Reynolds, ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 1210.
30. C. M. Hansen, Hansen Solubility Parameters: A User's Handbook, CRC Press, Boca Raton, FL 2000.
31. nd ed., CRC Press, Boca Raton, FL 1991.
32. S. Walheim, M. Boltau, J. Mlynek, G. Krausch, U. Steiner, Macromolecules 1997, 30, 4995.
33. J. Hildebrand, R. L. Scott, The Solubility of Nonelectrolytes, 3rd ed., Reinhold, New York 1950.
34. C. M. Hansen, J. Paint Technol. 1967, 39, 104.
35. C. M. Hansen, A. L. Smith, Carbon 2004, 42, 1591.
36. nd ed., CRC Press, Boca Raton, FL 2007.
37. M. L. Huggins, J. Chem. Phys. 1941, 9, 440.
38. P. J. Flory, J. Chem. Phys. 1942, 10, 51.
39. M. T. Rispens, A. Meetsma, R. Rittberger, C. J. Brabec, N. S. Sariciftci, J. C. Hummelen, Chem. Commun. 2003, 2116.
40. J. Mei, K. R. Graham, R. Stalder, J. R. Reynolds, Org. Lett. 2010, 12, 660.
41. P. Brown, D. Thomas, A. Köhler, J. Wilson, J.-S. Kim, C. Ramsdale, H. Sirringhaus, R. Friend, Phys. Rev. B 2003, 67, 064203.
42. M. Sundberg, O. Inganäs, S. Stafstrom, G. Gustafsson, B. Sjogren, Solid State Commun. 1989, 71, 435.
43. J. Peet, N. S. Cho, S. K. Lee, G. C. Bazan, Macromolecules 2008, 41, 8655.
44. J. W. Cahn, J. Chem. Phys. 1965, 42, 93.
45. F. Brochard, J. Jouffroy, P. Levinson, Macromolecules 1983, 16, 1638.
46. C. R. Brundle, H. Hopster, J. D. Swalen, J. Chem. Phys. 1979, 70, 5190.
47. C. D. Bain, G. M. Whitesides, J. Phys. Chem. 1989, 93, 1670.
48. M. P. Seah, S. J. Spencer, Surf. Interface Anal. 2010, 43, 744.
49. H. Wang, E. D. Gomez, J. Kim, Z. Guan, C. Jaye, D. A. Fischer, A. Kahn, Y.-L. Loo, Chem. Mater. 2011, 23, 2020.
50. S. Yamakawa, K. Tajima, K. Hashimoto, Org. Electron. 2009, 10, 511.
51. T. Nishizawa, H. K. Lim, K. Tajima, K. Hashimoto, Chem. Commun. 2009, 2469.
52. J. Hwang, F. Amy, A. Kahn, Org. Electron. 2006, 7, 387.
53. T. W. Lee, Y. S. Chung, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 2246.
54. N. Koch, A. Vollmer, A. Elschner, Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 043512.
55. A. Moujoud, S. H. Oh, H. S. Shin, H. J. Kim, Phys. Status Solidi A 2010, 207, 1704.
56. D. J. D. Moet, P. de Bruyn, P. W. M. Blom, Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 153504.
57. S. Nishino, J. Okada, K. Kumazawa, T. Mori, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 2007, 46, 7427.
58. J. S. Huang, P. F. Miller, J. S. Wilson, A. J. de Mello, J. C. de Mello, D. D. C. Bradley, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 290.
59. M. S. Kim, S. K. Park, Y. H. Kim, J. W. Kang, J. I. Han, J. Electrochem. Soc. 2009, 156, H782.
60. H. Frohne, S. E. Shaheen, C. J. Brabec, D. C. Muller, N. S. Sariciftci, K. Meerholz, ChemPhysChem 2002, 3, 795.
61. M. F. Lo, T. W. Ng, T. Z. Liu, V. A. L. Roy, S. L. Lai, M. K. Fung, C. S. Lee, S. T. Lee, Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 113303.
62. I. H. Campbell, T. W. Hagler, D. L. Smith, J. P. Ferraris, Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 1900.
63. M. Liess, S. Jeglinski, Z. V. Vardeny, M. Ozaki, K. Yoshino, Y. Ding, T. Barton, Phys. Rev. B 1997, 56, 15712.
64. S. J. Martin, G. L. B. Verschoor, M. A. Webster, A. B. Walker, Org. Electron. 2002, 3, 129.
65. B. Zimmermann, M. Glatthaar, M. Niggemann, M. Riede, A. Hinsch, Thin Solid Films 2005, 493, 170.
66. J. Meyer, R. Khalandovsky, P. Görrn, A. Kahn, Adv. Mater. 2010, 23, 70.
67. H. T. Nicolai, G. A. H. Wetzelaer, M. Kuik, A. J. Kronemeijer, B. de Boer., P. W. M. Blom, Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 172107.
68. L. Bozano, S. A. Carter, J. C. Scott, G. G. Malliaras, P. J. Brock, Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 1132.
69. J. C. Scott, P. J. Brock, J. R. Salem, S. Ramos, G. G. Malliaras, S. A. Carter, L. Bozano, Synth. Met. 2000, 111-112, 289.
70. J. Bisquert, J. M. Montero, H. J. Bolink, E. M. Barea, G. Garcia-Belmonte, Phys. Status Solidi A 2006, 203, 3762.
71. C. M. Amb, S. Chen, K. R. Graham, J. Subbiah, C. E. Small, F. So, J. R. Reynolds, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10062.