Does singlet fission enhance the performance of organic solar cells?

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 117, Issue 10, 2013, Pages 4971-4979

  Aryanpour, K ^a   Munoz J A ^a   Mazumdar, S ^a  

^a The University of Arizona   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DONOR MOLECULES; DONOR-ACCEPTOR INTERFACES; EXPERIMENTAL DATUM; ORGANIC SOLAR CELL; PERFORMANCE-DRIVEN; SINGLET FISSIONS; SOLAR CELL PERFORMANCE; TRIPLET EXCITONS;

DIGITAL STORAGE; ELECTRONIC STRUCTURE; EXCITONS;

SOLAR CELLS;

EID: 84875157917     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp312302x     Document Type: Article

References (77)

1. Nozik, A.; Beard, M.; Luther, J.; Johnson, J.; Law, M.; Ellingson, R. J. Chem. Rev. 2010, 110, 6873-6890
2. Shockley, W.; Queisser, H. J. J. Appl. Phys. 1961, 32, 510-519
3. Müller, A. M.; Avlasevich, Y. S.; Mullen, K.; Bardeen, C. J. Chem. Phys. Lett. 2006, 421, 518-522
4. Müller, A. M.; Avlasevich, Y. S.; Schoeller, W. W.; Mullen, K.; Bardeen, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14240-14250
5. Burdett, J. J.; Muller, A. M.; Gosztola, D.; Bardeen, C. J. J. Chem. Phys. 2010, 133, 144506-144517
6. Lee, J.; Jadhav, P.; Baldo, M. A. J. Appl. Phys. 2009, 95, 033301-033303
7. Zimmerman, P. M.; Zhang, Z.; Musgrave, C. B. Nat. Chem. 2010, 2, 648-652
8. Zimmerman, P. M.; Bell, F.; Casanova, D.; Head-Gordon, M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19944-19952
9. Smith, M. B.; Michl, J. Chem. Rev. 2010, 110, 6891-6936
10. Greyson, E. C.; Vura-Weis, J.; Michl, J.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 14168-14177
11. Thorsmølle, V. K.; Averitt, R. D.; Demsar, J.; Smith, D. L.; Tretiak, S.; Martin, R.; Chi, X.; Crone, B. K.; Ramirez, A. P.; Taylor, A. J. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 017401-1-4
12. Greyson, E. C.; Stepp, B. R.; Chen, X.; Schwerin, A. F.; Paci, I.; Smith, M. B.; Akdag, A.; Johnson, J. C.; Nozik, A. J.; Michl, J.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 14223-14232
13. Johnson, J. C.; Nozik, A. J.; Michl, J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16302-16303
14. Chan, W.-L.; Ligges, M.; Jailaubekov, A.; Kaake, L.; Miaja-Avila, L.; Zhu, X.-Y. Science 2011, 334, 1541-1545
15. Chan, W.-L.; Ligges, M.; Zhu, X.-Y. Nat. Chem. 2012, 4, 840-845
16. Rao, A.; Wilson, M. W. B.; Hodgkiss, J. M.; Albert-Seifried, S.; Bässler, H.; Friend, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12698-12703
17. Wilson, M. W. B.; Rao, A.; Clark, J.; Sai Santosh Kumar, R.; Brida, D.; Cerullo, G.; Friend, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11830-11833
18. Berkelbach, T. C.; Hybertsen, M. S.; Reichman, D. R. arXiv: 1211.6458v1.
19. Berkelbach, T. C.; Hybertsen, M. S.; Reichman, D. R. arXiv: 1211.6459v1.
20. Barford, W. Electronic and Optical Properties of Conjugated Polymers; Oxford University Press: Oxford, UK, 2005.
21. Gallagher, F. B.; Mazumdar, S. Phys. Rev. B 1997, 56, 15025-15039
22. Hudson, B. S.; Kohler, B. E.; Schulten, K. Excited States; Lim, E. C., Ed.; Academic: New York, 1982; Vol. 6, pp 1-95, and references therein.
23. Ramasesha, S.; Soos, Z. G. J. Chem. Phys. 1984, 80, 3278-3287
24. Tavan, P.; Schulten, K. Phys. Rev. B 1987, 36, 4337-4358
25. Pope, M.; Swenberg, C. E. Electronic Processes in Organic Crystals and Polymer, 2 nd ed.; Oxford University Press: Oxford, U.K., 1999; pp 134-191.
26. Yoo, S.; Domercq, B.; Kippelen, B. Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 5427-5429
27. Yoo, S.; Potscavage, W. J., Jr.; Domercq, B.; Han, S.-H.; Li, T.-D.; Jones, S. C.; Szoszkiewicz, R.; Levi, D.; Riedo, E.; Marder, S. R.; Kippelen, B. Solid-State Electron. 2007, 51, 1367-1375
28. Geacintov, N.; Pope, M.; Vogel, F. Phys. Rev. Lett. 1969, 22, 593-596
29. Groff, R. P.; Avakian, P.; Merrifield, R. E. Phys. Rev. B 1970, 1, 815-817
30. Burgos, J.; Pope, M.; Swenberg, Ch. E.; Alfano, R. R. Phys. Status Solidi B 1977, 83, 249-256
31. Jundt, C.; Klein, G.; Sipp, B.; Le Moigne, J.; Joucla, M.; Villaeys, A. A. Chem. Phys. Lett. 1995, 241, 84-88
32. Sakamoto, Y.; Suzuki, T.; Kobayashi, M.; Gao, Y.; Fukai, Y.; Inoue, Y.; Sato, F.; Tokito, S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8138-8140
33. Johnson, J. C.; Reilly, T. H.; Kanarr, A. C.; van de Lagemaat, J. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 6871-6877
34. Singh, S.; Jones, W. J.; Siebrand, W.; Stoicheff, B. P.; Schneider, W. G. J. Chem. Phys. 1965, 42, 330-342
35. Torrance, J. B.; Girlando, A.; Mayerle, J. J.; Crowley, J. I.; Lee, V. Y.; Batail, P.; LaPlaca, S. J. Phys. Rev. Lett. 1981, 47, 1747-1750
36. Kadashchuk, A.; Vakhnin, A.; Blonski, I.; Beljonne, D.; Shuai, Z.; Brédas, J. L.; Arkhipov, V. I.; Heremans, P.; Emelianova, E. V.; Bässler, H. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 066803-1-4
37. Chandross, M.; Mazumdar, S. Phys. Rev. B 1997, 55, 1497-1504
38. Wang, Z.; Zhao, H.; Mazumdar, S. Phys. Rev. B 2006, 74, 195406-1-6
39. Aryanpour, K.; Roberts, A.; Sandhu, A.; Rathore, R.; Shukla, A.; Mazumdar, S. Manuscript in preparation.
40. Schwedhelm, R.; Kipp, L.; Dallmeyer, A.; Skibowski, M. Phys. Rev. B 1998, 58, 13176-1-5
41. Verlaak, S.; Beljonne, D.; Cheynes, D.; Rolin, C.; Linares, M.; Castet, F.; Cornil, J.; Heremans, P. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 3809-3814
42. Beljonne, D.; Cornil, J.; Muccioli, L.; Zannoni, C.; Brédas, J.-L.; Castet, F. Chem. Mater. 2011, 23, 591-609
43. Yi, Y.; Coropceanu, V.; Brédas, J.-L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15777-15783
44. Pariser, R.; Parr, R. G. J. Chem. Phys. 1953, 21, 767-776
45. Pople, J. A. Trans. Faraday Soc. 1953, 49, 1375-1385
46. Aryanpour, K.; Psiachos, D.; Mazumdar, S. Phys. Rev. B 2010, 81, 085407-1-9
47. Ohno, K. Theor. Chim. Acta 1964, 2, 219-227
48. Uryu, S. Phys. Rev. B 2004, 69, 075402-1-10
49. McConnell, H. M.; Hoffmann, B. M.; Metzger, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1965, 53, 46-50
50. Howard, J. B.; McKinnon, J. T.; Makarovsky, Y.; Lafleur, A. L.; Johnson, M. E. Nature 1991, 352, 139-141
51. Gruhn, N. E.; da Silva, D. A.; Bill, T. G.; Malagoli, M.; Coropceanu, V.; Kahn, A.; Brédas, J.-L. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7918-7919
52. Wang, X. B.; Woo, H. K.; Wang, L. S. J. Chem. Phys. 2005, 123, 051106-4
53. Kern, J.; Schwab, S.; Deibel, C.; Dyakonov, V. Phys. Status Solidi RRL 2011, 5, 364-366
54. Gélinas, S.; Paré-Labrosse, O.; Brosseau, C.-N.; Albert-Seifried, S.; McNeill, C. R.; Kirov, K. R.; Howard, I. A.; Leonelli, R.; Friend, R. H.; Silva, C. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 7114-7119
55. Johnson, R. C.; Merrifield, R. E. Phys. Rev. B 1970, 1, 896
56. Frankevich, E. L. Discuss. Faraday Soc. 1971, 51, 37-47
57. Frankevich, E. L.; Lymarev, A. A.; Sokolik, I.; Karasz, F. E.; Blumstengel, S.; Baughman, R. H.; Hor̈hold, H. H. Phys. Rev. B 1992, 46, 9320
58. Tolstov, I. V.; Belov, A. V.; Kaplunov, M. G.; Yakuschenko, I. K.; Spitsina, N. G.; Triebel, M. M.; Frankevich, E. L. J. Lumin. 2005, 112, 368
59. Xu, Z.; Hu, B. Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 2611-2671
60. Kanai, K.; Akaike, K.; Koyasu, K.; Sakai, K.; Nishi, T.; Kamizuru, Y.; Nishi, T.; Ouchi, Y.; Seki, K. Appl. Phys. A.: Mater. Sci. Process. 2009, 95, 309-313
61. Hwang, J.; Wan, A.; Kahn, A. Mater. Sci. Eng. Rep. 2009, 64, 1-31
62. Bange, S.; Scherf, U.; Lupton, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1946-1949
63. Marciniak, H.; Fiebig, M.; Huth, M.; Schiefer, S.; Nickel, B.; Selemaier, F.; Lochbrunner, S. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 176402-176405
64. Marciniak, H.; Pugliesi, I.; Nickel, B.; Lochbrunner, S. Phys. Rev. B 2009, 79, 235318-1-8
65. Aryanpour, K.; Sheng, C.-X.; Olejnik, E.; Pandit, B.; D. Psiachos, D.; Mazumdar, S.; Vardeny, Z. V. Phys. Rev. B 2011, 83, 155124-1-5
66. Kang, S. J.; Yi, Y.; Kim, C. Y.; Cho, S. W.; Noh, M.; Jeong, K.; Whang, C. N. Synth. Met. 2006, 156, 32-37
67. Salzmann, I.; Duhm, S.; Opitz, R.; Johnson, R. L.; Rabe, J. P. J. Appl. Phys. 2008, 104, 114518-11
68. Mitsumotoa, R.; Sekia, K.; Arakia, T.; Itoa, E.; Ouchia, Y.; Achibab, Y.; Kikuchib, K.; Yajimac, S.; Kawasakic, S.; Okinoc, F.; Touharac, H.; Kurosakid, H.; Sonodad, T.; Kobayashid, H. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1996, 78, 453-456
69. Lof, R. W.; Van Veenendaal, M. A.; Koopmans, B.; Jonkman, H. T.; Sawatzky, G. A. Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 3924-3927
70. Weaver, J. J. Phys. Chem. Solids 1992, 53, 1433-1447
71. Reihl, B. Science and Technology of Fullerene Materials; Bernier, P.; Ebbesen, T. W.; Bethune, D. S.; Metzger, B. M.; Chiang, L. Y.;; Mintmire, J. W., Eds.; MRS Symp. Proc. No. 359, Materials Research Society: Pittsburgh, 1995; p 379.
72. Benson-Smith, J. J.; Goris, L.; Vandewal, K.; Haenen, K.; Manca, J. V.; Vanderzande, D.; Bradley, D. D. C.; Nelson, J. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 451-457
73. Hallermann, M.; Haneder, S.; Da Como, E. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 053307-1-3
74. Drori, T.; Sheng, C.-X.; Ndobe, A.; Singh, S.; Holt, J.; Vardeny, Z. V. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 037401-4
75. Drori, T.; Holt, J.; Vardeny, Z. V. Phys. Rev. B 2010, 82, 075207-1-8
76. Moghe, D.; Yu, P.; Kanimozhi, C.; Patil, S.; Guha, S. Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 233307-1-3
77. Jadhav, P. J.; Brown, P. R.; Thompson, N.; Wunsch, B.; Mohanty, A.; Yost, S. R.; Hontz, E.; Voorish, T. V.; Bawendi, M. G.; Bulović, V.; Baldo, M. A. Adv. Mater. 2012, 24, 6169-6174