Investigating the influence of interfacial contact properties on open circuit voltages in organic photovoltaic performance: Work function versus selectivity

Advanced Energy Materials

Volumn 3, Issue 5, 2013, Pages 647-656

  Ratcliff, Erin L ^a   Garcia, Andres ^b   Paniagua, Sergio A ^c   Cowan, Sarah R ^b   Giordano, Anthony J ^c   Ginley, David S ^b   Marder, Seth R ^c   Berry, Joseph J ^b   Olson, Dana C ^b  

^a University of Arizona   (United States)

^b NATIONAL RENEWABLE ENERGY LABORATORY   (United States)

^c GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

interlayer; OPV; PCDTBT; selectivity; work function

Indexed keywords

BULK HETEROJUNCTION; INTERLAYER; OPV; ORGANIC PHOTOVOLTAICS; PCDTBT; REVERSE-SATURATION CURRENTS; SPACE CHARGE REGIONS; SYSTEMATIC VARIATION;

CATALYST SELECTIVITY; HETEROJUNCTIONS; OPEN CIRCUIT VOLTAGE;

WORK FUNCTION;

EID: 84877712469     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201200669     Document Type: Article

References (84)

1. a) C. J. Brabec, J. A. Hauch, P. Schilinsky, C. Waldauf, MRS Bull. 2005, 30, 50
2. b) G. Dennler, M. C. Scharber, C. J. Brabec, Adv. Mater. 2009, 21, 1323
3. c) R. Gaudiana, C. Brabec, Nat. Photon. 2008, 2, 287
4. d) F. C. Krebs, T. Tromholt, M. Jorgensen, Nanoscale 2010, 2, 873.
5. C. J. Brabec, A. Cravino, D. Meissner, N. S. Sariciftci, T. Fromherz, M. T. Rispens, L. Sanchez, J. C. Hummelen, Adv. Funct. Mater. 2001, 11, 374.
6. M. C. Scharber, D. Wuhlbacher, M. Koppe, P. Denk, C. Waldauf, A. J. Heeger, C. L. Brabec, Adv. Mater. 2006, 18, 789.
7. K. Vandewal, K. Tvingstedt, A. Gadisa, O. Inganas, J. V. Manca, Nat. Mater. 2009, 8, 904.
8. K. Vandewal, K. Tvingstedt, A. Gadisa, O. Inganas, J. V. Manca, Phys. Rev. B 2010, 81, 125204.
9. D. Veldman, S. C. J. Meskers, R. A. J. Janssen, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1939.
10. S. Yamamoto, A. Orimo, H. Ohkita, H. Benten, S. Ito, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 229.
11. a) S. Gelinas, O. Pare-Labrosse, C. N. Brosseau, S. Albert-Seifried, C. R. McNeill, K. R. Kirov, I. A. Howard, R. Leonelli, R. H. Friend, C. Silva, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 7114
12. b) 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
13. c) H. Ohkita, S. Cook, Y. Astuti, W. Duffy, S. Tierney, W. Zhang, M. Heeney, I. McCulloch, J. Nelson, D. D. C. Bradley, J. R. Durrant, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3030.
14. V. D. Mihailetchi, P. W. M. Blom, J. C. Hummelen, M. T. Rispens, J. Appl. Phys. 2003, 94, 6849.
15. S. R. Cowan, N. Banerji, W. L. Leong, A. J. Heeger, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 1116.
16. a) M. Jorgensen, K. Norrman, S. A. Gevorgyan, T. Tromholt, B. Andreasen, F. C. Krebs, Adv. Mater. 2012, 24, 580
17. b) E. Voroshazi, B. Verreet, A. Buri, R. Mueller, D. Di Nuzzo, P. Heremans, Org. Electron. 2011, 12, 736.
18. a) M. T. Lloyd, D. C. Olson, P. Lu, E. Fang, D. L. Moore, M. S. White, M. O. Reese, D. S. Ginley, J. W. P. Hsu, J. Mater. Chem. 2009, 19, 7638
19. b) M. T. Lloyd, C. H. Peters, A. Garcia, I. V. Kauvar, J. J. Berry, M. O. Reese, M. D. McGehee, D. S. Ginley, D. C. Olson, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2011, 95, 1382.
20. a) D. Cheyns, J. Poortmans, P. Heremans, C. Deibel, S. Verlaak, B. P. Rand, J. Genoe, Phys. Rev. B 2008, 77, 165332
21. b) B. P. Rand, D. P. Burk, S. R. Forrest, Phys. Rev. B 2007, 75, 115327
22. c) C. Uhrich, D. Wynands, S. Olthof, M. K. Riede, K. Leo, S. Sonntag, B. Maennig, M. Pfeiffer, J. Appl. Phys. 2008, 104, 043107
23. d) D. J. Ellison, J. Y. Kim, D. M. Stevens, C. D. Frisbie, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 13802
24. e) M. Riede, T. Mueller, W. Tress, R. Schueppel, K. Leo, Nanotechnology 2008, 19, 12
25. f) P. Wurfel, Physics of solar cells Wiley-VCH, Weinheim 2005
26. g) C. M. Ramsdale, J. A. Barker, A. C. Arias, J. D. MacKenzie, R. H. Friend, N. C. Greenham, J. Appl. Phys. 2002, 92, 4266
27. h) B. A. Gregg, M. C. Hanna, J. Appl. Phys. 2003, 93, 3605.
28. W. Tress, K. Leo, M. Riede, Phys. Rev. B 2012, 85, 155201.
29. E. L. Ratcliff, B. Zacher, N. R. Armstrong, J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1337.
30. R. Steim, F. R. Kogler, C. J. Brabec, J. Mater. Chem. 2010, 20, 2499.
31. S. R. Cowan, A. Roy, A. J. Heeger, Phys. Rev. B 2010, 82, 245207.
32. A. Maurano, R. Hamilton, C. G. Shuttle, A. M. Ballantyne, J. Nelson, B. O'Regan, W. Zhang, I. McCulloch, H. Azimi, M. Morana, C. J. Brabec, J. R. Durrant, Adv. Mater. 2010, 22, 4987.
33. C. G. Shuttle, B. O'Regan, A. M. Ballantyne, J. Nelson, D. D. C. Bradley, J. R. Durrant, Phys. Rev. B 2008, 78, 113201.
34. a) N. Banerji, S. Cowan, M. Leclerc, E. Vauthey, A. J. Heeger, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 17459
35. b) 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
36. c) Z. Li, C. R. McNeill, J. Appl. Phys. 2011, 109, 074513
37. d) P. A. Staniec, A. J. Parnell, A. D. F. Dunbar, H. N. Yi, A. J. Pearson, T. Wang, P. E. Hopkinson, C. Kinane, R. M. Dalgliesh, A. M. Donald, A. J. Ryan, A. Iraqi, R. A. L. Jones, D. G. Lidzey, Adv. Energy Mater. 2011, 1, 499
38. e) M. H. Tong, N. E. Coates, D. Moses, A. J. Heeger, S. Beaupre, M. Leclerc, Phys. Rev. B 2010, 81, 125210
39. f) D. H. Wang, K. H. Park, J. H. Seo, J. Seifter, J. H. Jeon, J. K. Kim, J. H. Park, O. O. Park, A. J. Heeger, Adv. Energy Mater. 2011, 1, 766.
40. E. L. Ratcliff, J. Meyer, K. X. Steirer, N. R. Armstrong, D. Olson, A. Kahn, Org. Electron. 2012, 13, 744.
41. K. X. Steirer, P. F. Ndione, N. E. Widjonarko, M. T. Lloyd, J. Meyer, E. L. Ratcliff, A. Kahn, N. R. Armstrong, C. J. Curtis, D. S. Ginley, J. J. Berry, D. C. Olson, Adv. Energy Mater. 2011, 1, 813.
42. S. H. Park, A. Roy, S. Beaupre, S. Cho, N. Coates, J. S. Moon, D. Moses, M. Leclerc, K. Lee, A. J. Heeger, Nat. Photon. 2009, 3, 297.
43. Y. Sun, C. J. Takacs, S. R. Cowan, J. H. Seo, X. Gong, A. Roy, A. J. Heeger, Adv. Mater. 2011, 23, 2226.
44. D. M. Alloway, A. L. Graham, X. Yang, A. Mudalige, R. Colorado Jr., V. H. Wysocki, J. E. Pemberton, T. R. Lee, R. J. Wysocki, N. R. Armstrong, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20328.
45. a) A. W. Hains, J. Liu, A. B. F. Martinson, M. D. Irwin, T. J. Marks, Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 595
46. b) K. Jo, H.-Z. Yu, H. Yang, Electrochim. Acta 2011, 56, 4828
47. c) K. M. Knesting, P. J. Hotchkiss, B. A. MacLeod, S. R. Marder, D. S. Ginger, Adv. Mater. 2012, 24, 642
48. d) D. M. Rampulla, C. M. Wroge, E. L. Hanson, J. G. Kushmerick, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 20852.
49. P. J. Hotchkiss, H. Li, P. B. Paramonov, S. A. Paniagua, S. C. Jones, N. R. Armstrong, J.-L. Bredas, S. R. Marder, Adv. Mater. 2009, 21, 4496.
50. H. Li, P. Paramonov, J.-L. Bredas, J. Mater. Chem. 2010, 20, 2630.
51. S. A. Paniagua, P. J. Hotchkiss, S. C. Jones, S. R. Marder, A. Mudalige, F. S. Marrikar, J. E. Pemberton, N. R. Armstrong, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 7809.
52. A. Wagenpfahl, C. Deibel, V. Dyakonov, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2010, 16, 1759.
53. A. Wagenpfahl, D. Rauh, M. Binder, C. Deibel, V. Dyakonov, Phys. Rev. B 2010, 82, 115306.
54. M. D. Perez, C. Borek, S. R. Forrest, M. E. Thompson, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9281.
55. W. J. Potscavage, S. Yoo, B. Kippelen, Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 193308.
56. Y. M. Sun, J. H. Seo, C. J. Takacs, J. Seifter, A. J. Heeger, Adv. Mater. 2011, 23, 1679.
57. J. Chen, R. E. Ruther, Y. Tan, L. M. Bishop, R. J. Hamers, Langmuir 2012, 28, 10437.
58. S. Schäfer, A. Petersen, T. A. Wagner, R. Kniprath, D. Lingenfelser, A. Zen, T. Kirchartz, B. Zimmermann, U. Würfel, X. Feng, T. Mayer, Phys. Rev. B 2011, 83, 165311.
59. a) M. Brumbach, P. A. Veneman, F. S. Marrikar, T. Schulmeyer, A. Simmonds, W. Xia, P. Lee, N. R. Armstrong, Langmuir 2007, 23, 11089
60. b) C. Donley, D. Dunphy, D. Paine, C. Carter, K. Nebesny, P. Lee, D. Alloway, N. R. Armstrong, Langmuir 2002, 18, 450.
61. E. L. Ratcliff, A. K. Sigdel, M. R. Macech, K. Nebesny, P. A. Lee, D. S. Ginley, N. R. Armstrong, J. J. Berry, Thin Solid Films 2012, 520, 5652.
62. a) S. R. Hammond, J. Meyer, N. E. Widjonarko, P. F. Ndione, A. K. Sigdel, A. Garcia, A. Miedaner, M. T. Lloyd, A. Kahn, D. S. Ginley, J. J. Berry, D. C. Olson, J. Mater. Chem. 2012, 22, 3249
63. b) J. Meyer, R. Khalandovsky, P. Görrn, A. Kahn, Adv. Mater. 2011, 23, 70.
64. E. L. Ratcliff, J. Meyer, K. X. Steirer, A. Garcia, J. J. Berry, D. S. Ginley, D. C. Olson, A. Kahn, N. R. Armstrong, Chem. Mater. 2011, 23, 4988.
65. S. Khodabakhsh, B. M. Sanderson, J. Nelson, T. S. Jones, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 95
66. M. Wang, I. G. Hill, Org. Electron. 2012, 13, 498.
67. H. Ishii, K. Sugiyama, E. Ito, K. Seki, Adv. Mater. 1999, 11, 972.
68. a) X. Crispin, V. Geskin, A. Crispin, J. Cornil, R. Lazzaroni, W. R. Salaneck, J.-L. Brédas, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 8131
69. b) E. L. Hanson, J. Guo, N. Koch, J. Schwartz, S. L. Bernasek, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10058
70. c) P. J. Hotchkiss, S. C. Jones, S. A. Paniagua, A. Sharma, B. Kippelen, N. R. Armstrong, S. R. Marder, Acc. Chem. Res. 2011, 45, 337
71. d) S. E. Koh, K. D. McDonald, D. H. Holt, C. S. Dulcey, J. A. Chaney, P. E. Pehrsson, Langmuir 2006, 22, 6249.
72. a) G. Heimel, L. Romaner, J. L. Bredas, E. Zojer, Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 196806
73. b) G. Heimel, L. Romaner, J. L. Bredas, E. Zojer, Surf. Sci. 2006, 600, 4548
74. c) G. Heimel, L. Romaner, E. Zojer, J. L. Bredas, Nano Lett. 2007, 7, 932
75. d) G. Heimel, L. Romaner, E. Zojer, J. L. Bredas, Acc. Chem. Res. 2008, 41, 721.
76. S. Ruhle, M. Greenshtein, S. G. Chen, A. Merson, H. Pizem, C. S. Sukenik, D. Cahen, A. Zaban, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18907.
77. B. A. MacLeod, N. E. Horwitz, E. L. Ratcliff, J. L. Jenkins, N. R. Armstrong, A. J. Giordano, P. J. Hotchkiss, S. R. Marder, C. T. Campbell, D. S. Ginger, Journal Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 1202.
78. a) L. J. A. Koster, V. D. Mihailetchi, P. W. M. Blom, Appl. Phys. Lett. 2006, 88
79. b) L. J. A. Koster, V. D. Mihailetchi, R. Ramaker, P. W. M. Blom, Appl. Phys. Lett. 2005, 86.
80. T. Offermans, S. C. J. Meskers, R. A. J. Janssen, J. Appl. Phys. 2006, 100, 074509.
81. K. X. Steirer, J. P. Chesin, N. E. Widjonarko, J. J. Berry, A. Miedaner, D. S. Ginley, D. C. Olson, Org. Electron. 2010, 11, 1414.
82. a) Y.-X. Wang, S.-R. Tseng, H.-F. Meng, K.-C. Lee, C.-H. Liu, S.-F. Horng, Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 133501
83. b) J.-T. Shieh, C.-H. Liu, H.-F. Meng, S.-R. Tseng, Y.-C. Chao, S.-F. Horng, J. Appl. Phys. 2010, 107, 084503.
84. K. H. Worms, M. Schmidt-Dunkerf, in Organic Phosphorus Compounds, Vol. 7 (Eds:, G. M. Kosolapoff, L. Maier,), John Wiley and Sons, Inc., New York 1976.