Understanding the reduced efficiencies of organic solar cells employing fullerene multiadducts as acceptors

Advanced Energy Materials

Volumn 3, Issue 6, 2013, Pages 744-752

  Faist, Mark A ^a   Shoaee, Safa ^a   Tuladhar, Sachetan ^a   Dibb, George F A ^a   Foster, Samuel ^a   Gong, Wei ^a,b   Kirchartz, Thomas ^a   Bradley, Donal D C ^a   Durrant, James R ^a   Nelson, Jenny ^a  

^a IMPERIAL COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^b BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY   (China)

Author keywords

charge generation; charge transfer state; corrected photocurrent; mobility; transient absorption spectroscopy

Indexed keywords

BULK-HETEROJUNCTION SOLAR CELLS; CARRIER COLLECTION EFFICIENCIES; CHARGE GENERATION; CHARGE TRANSFER STATE; DONOR-ACCEPTOR HETEROJUNCTIONS; HIGHEST OCCUPIED MOLECULAR ORBITAL; LOWEST UNOCCUPIED MOLECULAR ORBITAL; TRANSIENT ABSORPTION SPECTROSCOPIES; CARRIER COLLECTION; CRYSTALLINE POLYMERS; POLY-3-HEXYLTHIOPHENE;

CARRIER MOBILITY; CHARGE CARRIERS; CHARGE TRANSFER; EFFICIENCY; ELECTRON MOBILITY; HETEROJUNCTIONS; OPEN CIRCUIT VOLTAGE; PHOTOCURRENTS; POLYMERS; SOLAR CELLS;

FULLERENES;

EID: 84878638433     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201200673     Document Type: Article

References (73)

1. Z. C. He, C. M. Zhong, S. J. Su, M. Xu, H. B. Wu, Y. Cao, Nat. Photonics 2012, 6, 591.
2. J. C. Hummelen, B. W. Knight, F. Lepeq, F. Wudl, J. Yao, C. L. Wilkins, J. Org. Chem. 1995, 60, 532.
3. D. W. Laird, R. Stegamat, H. Richter, V. Veijns, L. Scott, T. A. Lada, Organic Photovoltaic Devices Comprising Fullerenes and Derivatives Thereof, Patent WO 2008/018931 A2, Priority Date June 13, 2006, U.S. Patent WO 2008/018931 A2.
4. M. A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, W. Warta, Prog. Photovoltaics 2008, 16, 61.
5. M. Lenes, G. J. A. H. Wetzelaer, F. B. Kooistra, S. C. Veenstra, J. C. Hummelen, P. W. M. Blom, Adv. Mater. 2008, 20, 2116.
6. Y. J. He, H. Y. Chen, J. H. Hou, Y. F. Li, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1377.
7. G. J. Zhao, Y. J. He, Y. F. Li, Adv. Mater. 2010, 22, 4355.
8. N. C. Miller, S. Sweetnam, E. T. Hoke, R. Gysel, C. E. Miller, J. A. Bartelt, X. X. Xie, M. F. Toney, M. D. McGehee, Nano Lett 2012, 12, 1566.
9. D. di Nuzzo, G. J. A. H. Wetzelaer, R. K. M. Bower, V. S. Gevaerts, S. C. J. Meskers, J. C. Hummelen, P. W. M. Blom, R. A. J. Janssen, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 85.
10. N. C. Cates, R. Gysel, Z. Beiley, C. E. Miller, M. F. Toney, M. Heeney, I. McCulloch, M. D. McGehee, Nano Lett. 2009, 9, 4153.
11. H. Azimi, M. Morana, T. Ameri, B. Dastmalchi, M. Scharber, K. Hingerl, C. J. Brabec, Sol. Energy Mat. Sol. C 2011, 95, 3093.
12. H. Xin, S. Subramaniyan, T. W. Kwon, S. Shoaee, J. R. Durrant, S. A. Jenekhe, Chem. Mater. 2012, 24, 1995.
13. D. C. Coffey, B. W. Larson, A. W. Hains, J. B. Whitaker, N. Kopidakis, O. V. Boltalina, S. H. Strauss, G. Rumbles, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 8916.
14. C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 1986, 48, 183.
15. J. L. Bredas, D. Beljonne, V. Coropceanu, J. Cornil, Chem. Rev. 2004, 104, 4971.
16. D. Veldman, S. C. J. Meskers, R. A. J. Janssen, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1939.
17. K. Vandewal, Z. Ma, J. Bergqvist, Z. Tang, E. Wang, P. Henriksson, K. Tvingstedt, M. R. Andersson, F. Zhang, O. Inganas, Adv. Energy Mater. 2012, 22, 3480.
18. D. Hertel, H. Bassler, ChemPhysChem 2008, 9, 666.
19. R. A. Street, Phys. Rev. B 2011, 84, 075208.
20. X. N. Yang, J. Loos, S. C. Veenstra, W. J. H. Verhees, M. M. Wienk, J. M. Kroon, M. A. J. Michels, R. A. J. Janssen, Nano Lett. 2005, 5, 579.
21. F. C. Jamieson, E. B. Domingo, T. McCarthy-Ward, M. Heeney, N. Stingelin, J. R. Durrant, Chem. Sci. 2012, 3, 485.
22. W. C. Tsoi, S. J. Spencer, L. Yang, A. M. Ballantyne, P. G. Nicholson, A. Turnbull, A. G. Shard, C. E. Murphy, D. D. C. Bradley, J. Nelson, J. S. Kim, Macromolecules 2011, 44, 2944.
23. 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.
24. A. A. Bakulin, A. Rao, V. G. Pavelyev, P. H. M. van Loosdrecht, M. S. Pshenichnikov, D. Niedzialek, J. Cornil, D. Beljonne, R. H. Friend, Science 2012, 335, 1340.
25. D. Credgington, F. C. Jamieson, B. Walker, T. Q. Nguyen, J. R. Durrant, Adv. Mater. 2012, 24, 2135.
26. S. Albrecht, W. Schindler, J. Kurpiers, J. Kniepert, J. C. Blakesley, I. Dumsch, S. Allard, K. Fostiropoulos, U. Scherf, D. Neher, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 640.
27. D. Credgington, J. R. Durrant, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 1465.
28. P. Vanlaeke, A. Swinnen, I. Haeldermans, G. Vanhoyland, T. Aernouts, D. Cheyns, C. Deibel, J. D'Haen, P. Heremans, J. Poortmans, J. V. Manca, Sol. Energy Mat. Sol. C 2006, 90, 2150.
29. S. A. Choulis, J. Nelson, Y. Kim, D. Poplavskyy, T. Kreouzis, J. R. Durrant, D. D. C. Bradley, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 3812.
30. A. M. Ballantyne, L. Chen, J. Dane, T. Hammant, F. M. Braun, M. Heeney, W. Duffy, I. McCulloch, D. D. C. Bradley, J. Nelson, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 2373.
31. C. Muller, T. A. M. Ferenczi, M. Campoy-Quiles, J. M. Frost, D. D. C. Bradley, P. Smith, N. Stingelin-Stutzmann, J. Nelson, Adv. Mater. 2008, 20, 3510.
32. Y. Kim, S. Cook, S. M. Tuladhar, S. A. Choulis, J. Nelson, J. R. Durrant, D. D. C. Bradley, M. Giles, I. McCulloch, C. S. Ha, M. Ree, Nat Mater 2006, 5, 197.
33. S. J. Lou, J. M. Szarko, T. Xu, L. P. Yu, T. J. Marks, L. X. Chen, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 20661.
34. J. M. Szarko, J. C. Guo, Y. Y. Liang, B. Lee, B. S. Rolczynski, J. Strzalka, T. Xu, S. Loser, T. J. Marks, L. P. Yu, L. X. Chen, Adv. Mater. 2010, 22, 5468.
35. H. Azimi, A. Senes, M. C. Scharber, K. Hingerl, C. J. Brabec, Adv. Energy Mater. 2011, 1, 1162.
36. M. A. Faist, T. Kirchartz, W. Gong, R. S. Ashraf, I. McCulloch, J. C. de Mello, N. J. Ekins-Daukes, D. D. C. Bradley, J. Nelson, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 685.
37. M. A. Faist, P. E. Keivanidis, S. Foster, P. H. Wobkenberg, T. D. Anthopoulos, D. D. C. Bradley, J. R. Durrant, J. Nelson, J. Polym. Sci. Pol. Phys. 2011, 49, 45.
38. J. M. Frost, M. A. Faist, J. Nelson, Adv. Mater. 2010, 22, 4881.
39. W. Gong, M. A. Faist, N. J. Ekins-Daukes, Z. Xu, D. D. C. Bradley, J. Nelson, T. Kirchartz, Phys. Rev. B 2012, 86, 024201.
40. T. M. Clarke, A. Ballantyne, S. Shoaee, Y. W. Soon, W. Duffy, M. Heeney, I. McCulloch, J. Nelson, J. R. Durrant, Adv. Mater. 2010, 22, 5287.
41. J. Nelson, Phys. Rev. B 2003, 67, 155209.
42. A. C. Morteani, P. Sreearunothai, L. M. Herz, R. H. Friend, C. Silva, Phys. Rev. Lett 2004, 92, 247402.
43. T. A. Ford, H. Ohkita, S. Cook, J. R. Durrant, N. C. Greenham, Chem. Phys. Lett. 2008, 454, 237.
44. P. E. Schwenn, K. Gui, Y. Zhang, P. L. Burn, P. Meredith, B. J. Powell, Org. Electron. 2012, 13, 2538.
45. P. F. Barbara, T. J. Meyer, M. A. Ratner, J. Phys. Chem. 1996, 100, 13148.
46. S. Verlaak, D. Beljonne, D. Cheyns, C. Rolin, M. Linares, F. Castet, J. Cornil, P. Heremans, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 3809.
47. T. W. Holcombe, J. E. Norton, J. Rivnay, C. H. Woo, L. Goris, C. Piliego, G. Griffini, A. Sellinger, J. L. Bredas, A. Salleo, J. M. J. Frechet, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 12106.
48. S. Shoaee, S. Subramaniyan, H. Xin, C. Keiderling, P. Shakya, F. C. Jamieson, S. A. Jenekhe, J. R. Durrant, Adv. Funct. Mater. 2013, doi: 10.1002/adfm.201203148.
49. J. C. Bijleveld, A. P. Zoombelt, S. G. J. Mathijssen, M. M. Wienk, M. Turbiez, D. M. de Leeuw, R. A. J. Janssen, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 16616.
50. T. Clarke, A. Ballantyne, F. Jamieson, C. Brabec, J. Nelson, J. Durrant, Chem. Commun. 2009, 89.
51. J. Kirkpatrick, C. B. Nielsen, W. M. Zhang, H. Bronstein, R. S. Ashraf, M. Heeney, I. McCulloch, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 260.
52. M. T. Lloyd, Y. F. Lim, G. G. Malliaras, Appl Phys Lett 2008, 92, 143308.
53. Y. X. Liu, M. A. Summers, S. R. Scully, M. D. McGehee, J Appl Phys 2006, 99, 093521.
54. Z. E. Ooi, R. Jin, J. Huang, Y. F. Loo, A. Sellinger, J. C. deMello, J. Mater. Chem. 2008, 18, 1644.
55. G. F. A. Dibb, T. Kirchartz, D. Credgington, J. R. Durrant, J. Nelson, J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2407.
56. A. Petersen, T. Kirchartz, T. A. Wagner, Phys. Rev. B 2012, 85, 045208.
57. D. J. Wehenkel, L. J. A. Koster, M. M. Wienk, R. A. J. Janssen, Phys. Rev. B 2012, 85, 125203.
58. S. H. Park, A. Roy, S. Beaupre, S. Cho, N. Coates, J. S. Moon, D. Moses, M. Leclerc, K. Lee, A. J. Heeger, Nat. Photonics 2009, 3, 297.
59. T. Kirchartz, B. E. Pieters, J. Kirkpatrick, U. Rau, J. Nelson, Phys. Rev. B 2011, 83, 115209.
60. T. Kirchartz, J. Nelson, Phys. Rev. B 2012, 86, 165201.
61. H. T. Nicolai, M. Kuik, G. A. H. Wetzelaer, B. de Boer, C. Campbell, C. Risko, J. L. Bredas, P. W. M. Blom, Nat Mater 2012, 11, 882.
62. A. Maurano, R. Hamilton, C. G. Shuttle, A. M. Ballantyne, J. Nelson, B. O'Regan, W. M. Zhang, I. McCulloch, H. Azimi, M. Morana, C. J. Brabec, J. R. Durrant, Adv. Mater. 2010, 22, 4987.
63. D. Credgington, R. Hamilton, P. Atienzar, J. Nelson, J. R. Durrant, Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 2744.
64. T. Kirchartz, T. Agostinelli, M. Campoy-Quiles, W. Gong, J. Nelson, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 3470.
65. A. Guerrero, L. F. Marchesi, P. P. Boix, J. Bisquert, G. Garcia-Belmonte, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 1386.
66. E. Busby, C. W. Rochester, A. J. Moule, D. S. Larsen, Chem. Phys. Lett. 2011, 513, 77.
67. V. D. Mihailetchi, H. X. Xie, B. de Boer, L. J. A. Koster, P. W. M. Blom, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 699.
68. N. C. Cates, R. Gysel, J. E. P. Dahl, A. Sellinger, M. D. McGehee, Chem. Mater. 2010, 22, 3543.
69. N. C. Miller, R. Gysel, C. E. Miller, E. Verploegen, Z. Beiley, M. Heeney, I. McCulloch, Z. N. Bao, M. F. Toney, M. D. McGehee, J. Polym. Sci. Pol. Phys. 2011, 49, 499.
70. S. S. van Bavel, M. Barenklau, G. de With, H. Hoppe, J. Loos, Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 1458.
71. A. Gonzalez-Rabade, A. C. Morteani, R. H. Friend, Adv. Mater. 2009, 21, 3924.
72. Z. M. Beiley, E. T. Hoke, R. Noriega, J. Dacuna, G. F. Burkhard, J. A. Bartelt, A. Salleo, M. F. Toney, M. D. McGehee, Adv. Energy Mater. 2011, 1, 954.
73. A. A. Y. Guilbert, L. X. Reynolds, A. Bruno, A. MacLachlan, S. P. King, M. A. Faist, E. Pires, J. E. Macdonald, N. Stingelin, S. A. Haque, J. Nelson, ACS Nano 2012, 6, 3868.