Toward indium-free optoelectronic devices: Dielectric/metal/dielectric alternative transparent conductive electrode in organic photovoltaic cells

Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science

Volumn 210, Issue 6, 2013, Pages 1047-1061

  Cattin, L ^a   Bernede J C ^a   Morsli, M ^a  

^a UNIVERSITÉ DE NANTES   (France)

Author keywords

dielectric materials; metal electrodes; organic solar cells; transparent conductive oxides

Indexed keywords

METAL ELECTRODES; ORGANIC PHOTOVOLTAIC CELLS; ORGANIC SOLAR CELL; TANDEM SOLAR CELLS; TRANSITION-METAL OXIDES; TRANSPARENT CONDUCTIVE ELECTRODES; TRANSPARENT CONDUCTIVE OXIDES; TRANSPARENT ELECTRODE;

DIELECTRIC MATERIALS; ELECTRODES; INDIUM; METALLIC FILMS; METALS; MOLYBDENUM OXIDE; OPTOELECTRONIC DEVICES; PHOTOELECTROCHEMICAL CELLS; PHOTOVOLTAIC CELLS; SOLAR CELLS; SOLVENTS; VACUUM EVAPORATION; ZINC SULFIDE;

STRUCTURAL PROPERTIES;

EID: 84879241032     PISSN: 18626300     EISSN: 18626319     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/pssa.201228089     Document Type: Article

References (125)

1. C. G. Granqvist, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 91, 1529 (2007).
2. C. G. Granqvist, and, A. Hultaker, Thin Solid Films 411, 1 (2002).
3. D. Jousse, Economic importance of ITO as transparent electrode in transparent electrodes: What else after ITO, OMNT workshop, 21 November 2011, Paris.
4. F. C. Krebs, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 304 (2009).
5. F. Z. Dahou, L. Cattin, J. Garnier, J. Ouerfelli, M. Morsli, G. Louarn, A. Bouteville, A. Khellil, and, J. C. Bernède, Thin Solid Films 518, 6117 (2010).
6. P. C. Lansäker, K. Gunnarsson, A. Roos, G. A. Niklasson, and, C. G. Granqvist, Thin Solid Films 519, 1930 (2011).
7. R. G. Gordon, MRS Bull. 25, 52 (2000).
8. D. S. Ginley, and, C. Bright, MRS Bull. 25, 15 (2000).
9. A. E. Delahoy, and, S. Guo, Transparent conducting oxides for photovoltaics, in: Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, edited by, A. Luque, and, S. Hegedus, (John Wiley & Sons, Ltd., New York, 2011), pp. 716-795.
10. K. Ellmer, Nature Photon. 6, 809 (2012).
11. H. Liu, V. Avrutin, N. Izyumskaya, Ü. Ozgür, and, H. Morkoç, Superlattices Microstruct. 448, 458 (2010).
12. C. J. M. Emmott, A. Urbina, and, J. Nelson, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 97, 14 (2012).
13. W. Lövenich, Transparent electrode based on conducting polymer, in: Transparent electrode: What else after ITO, State of the art and future prospects (OMNT workshop, Paris, 2011) pp. 11, 21.
14. C.-K. Cho, W.-J. Hwang, K. Eun, S.-H. Choa, S.-I. Na, and, H.-K. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 3269 (2011).
15. M. Manceau, D. Angmo, M. Jorgensen, and, F. C. Krebs, Org. Electron. 12, 566 (2011).
16. N. Espinosa, R. Garcia-Valverde, A. Urbina, F. Lenzmann, M. Manceau, D. Angmo, and, F. C. Krebs, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 97, 3 (2012).
17. M. L. Machana, L. Mueller-Meskamp, S. Gang, S. Olthof, and, K. Leo, Org. Electron. 12, 1518 (2011).
18. M. A. Rahman, A. Rahim, Md. Maniruzzaman, K. Yang, C. Lee, H. Nam, H. Soh, and, J. Lee, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 3573 (2011).
19. A. Moujoud, S. H. Oh, H. S. Shin, and, H. J. Kim, Phys. Status Solidi A 207, 1704 (2010).
20. R. J. Peh, Y. Lu, F. Zhao, C.-L. Ken Lee, and, W. L. Kwan, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 3579 (2011).
21. T. H. Lim, K. W. Oh, and, S. H. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 101, 232 (2012).
22. R. Po, C. Carbonera, A. Bernardi, F. Tinti, and, N. Camaioni, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 100, 97 (2012).
23. A. Kasry, M. El. Ashry, R. A. Nistor, A. A. Bol, G. S. Tulevski, G. J. Martyna, and, D. M. News, Thin Solid Films 520, 4827 (2012).
24. Y. H. Kim, L. Müller-Meskamp, A. A. Zakhidov, C. Sachse, J. Meiss, J. Bikova, A. Cook, A. A. Zakhidov, and, K. Leo, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 96, 244 (2012).
25. D. Wei, and, Y. Liu, Adv. Mater. 22, 3225 (2010).
26. Y. Zhu, S. Murali, W. Cai, X. Li, J. W. Suk, J. R. Potts, and, R. S. Ruoff, Adv. Mater. 22, 3906 (2011).
27. S. Pang, Y. Hernandez, X. Feng, and, K. Müllen, Adv. Mater. 23, 2779 (2011).
28. Y. Wang, S. W. Tong, X. F. Xu, B. Özyilaz, and, K. P. Loh, Adv. Mater. 23, 1514 (2011).
29. F. Torrisi, T. Hasan, W. Wu, Z. Sun, A. Lombardo, T. S. Kulmala, G.-W. Hsieh, S. Jung, F. Bonaccorso, P. J. Paul, D. Chu, A. C. Ferrari, arXiv:1111.4970v1, Condens. Matter Mater Sci. 21, 11 (2011).
30. J.-Y. Lee, S. T. Connor, Y. Cui, and, P. Peumans, Nano Lett. 8, 689 (2008).
31. A. R. Madaria, A. Kumar, F. N. Ishikawa, and, C. Zhou, Nano Res. 3, 564 (2010).
32. S. De, T. M. Higgins, P. L. Lyons, E. M. Doherty, P. N. Nirmalraj, W. J. Blau, J. J. Boland, and, J. N. Coleman, ACS Nano 3, 1767 (2009).
33. F. S. F. Morgenstern, D. Kabra, S. Massip, T. J. K. Brenner, P. E. Lyons, J. N. Coleman, and, R. H. Friend, Appl. Phys. Lett. 99, 183307 (2011).
34. M.-G. Kang, M.-S. Kim, J. Kim, and, L. J. Guo, Adv. Mater. 20, 4408 (2008).
35. J. Zhou, H.-L. Yip, S. K. Hau, and, A. K.-Y. Jen, Appl. Phys. Lett. 96, 203301 (2010).
36. B. Kippelen, and, J.-L. Bredas, Org. Photovolt. Energy Environ. Sci. 2, 251 (2009).
37. M. G. Helander, Z. B. Wang, J. Qiu, and, Z. H. Lu, Appl. Phys. Lett. 93, 193310 (2008).
38. Y. Shi, S.-C. Luo, W. Fang, K. Zhang, E. M. Ali, F. Y. C. Boey, J. Y. Yinng, J. Wang, H. H. Yu, and, L. J. Li, Org. Electron. 9, 859 (2008).
39. C. S. Lee, J. X. Tang, Y. C. Zhou, and, S. T. Lee, Appl. Phys. Lett. 94, 113304 (2009).
40. A. Godoy, L. Cattin, L. Toumi, F. R. Diaz, M. A. del Valle, G. M. Soto, B. Kouskoussa, M. Morsli, K. Benchouk, A. Khelil, and, J. C. Bernède, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 94, 648 (2010).
41. M. Cai, T. Xiao, E. Hellerich, Y. Chen, R. Shinar, and, J. Shinar, Adv. Mater. 23, 3590 (2011).
42. F. Zhang, X. Xu, W. Tang, J. Zhang, Z. Zhuo, J. Wang, J. Wang, Z. Xu, and, Y. Wang, Sol. Energy Mater. Solar Cells 95, 1785 (2011).
43. J. C. Bernède, J. Chil. Chem. Soc. 53, 1549 (2008).
44. L.-M. Chen, Z. Hong, G. Li, and, Y. Yang, Adv. Mater. 21, 1434 (2009).
45. X. Tong, B. E. Lassiter, and, S. R. Forrest, Org. Electron. 11, 705 (2010).
46. D. W. Zhao, X. W. Sun, C. Y. Jiang, A. K. K. Kyaw, G. Q. Lo, and, D. L. Kwong, Appl. Phys. Lett. 93, 0083305 (2008).
47. F. Zhang, F. Sun, Y. Shi, Z. Zhuo, L. Lu, D. Zhao, Z. Xu, and, Y. Wang, Energy Fuels 24, 3739 (2010).
48. L. Cattin, F. Dahou, Y. Lare, M. Morsli, R. Tricot, S. Houari, A. Mokrani, K. Jondo, A. Khelil, K. Napo, and, J. C. Bernede, J. Appl. Phys. 105, 034507 (2009).
49. S. C. Han, W. S. Shin, M. S. Seo, D. Gupta, S. J. Moon, and, S. Yoo, Org. Electron. 10, 791 (2009).
50. M. S. Ryu, and, J. Jang, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 3015 (2011).
51. K. Takanezawa, K. Tajima, and, K. Hashimoto, Appl. Phys. Lett. 93, 0633081 (2008).
52. I. Hancox, P. Sullivan, K. V. Chauhan, N. Beaumont, L. A. Rochefort, R. A. Hatton, and, T. S. Jones, Energy Environ. Sci. 3, 2019 (2010).
53. I. Hancox, L. A. Rochefort, D. Clare, P. Sullivan, and, T. S. Jones, Appl. Phys. Lett. 99, 013304 (2011).
54. J.-S. Huang, C.-Y. Chou, and, C.-F. Lin, IEEE Electron. Device Lett. 31, 332 (2010).
55. S.-Y. Park, H.-R. Kim, Y.-J. Kang, D.-H. Kim, and, J.-W. Kang, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 94, 2332 (2010).
56. K. X. Steirer, J. P. Chesin, N. E. Widjonarko, J. J. Berry, A. Miedaner, D. S. Ginley, and, D. C. Olson, Org. Electron. 11, 1414 (2010).
57. N. Sun, G. Fang, P. Qin, Q. Zheng, M. Wang, X. Fan, F. Cheng, J. Wan, and, X. Zhao, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 94, 2328 (2010).
58. R. Betancur, M. Maymo, X. Elias, L. T. Vuong, and, J. Martorell, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 735 (2011).
59. M. D. Irwin, J. D. Servaites, D. B. Buchholz, B. J. Leever, J. Liu, J. D. Emery, M. Zhang, J.-H. Song, M. F. Durstock, A. J. Freeman, M. J. Bedzyk, M. C. Hersam, R. P. H. Chang, M. A. Ratner, and, T. J. Marks, Chem. Mater. 23, 2218 (2011).
60. J. C. Bernède, L. Cattin, M. Morsli, and, Y. Berredjem, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 92, 1508 (2008).
61. A. C. Arias, J. R. de Lima, and, I. A. Hümmelgen, Adv. Mater. 10, 392 (1998).
62. Z. Hu, J. Zhang, Z. Hao, Q. Hao, X. Geng, and, Y. Zhao, Appl. Phys. Lett. 98, 123302 (2011).
63. J. Ouerfelli, S. O. Djobo, J. C. Bernede, L. Cattin, M. Morsli, and, Y. Berredjem, Mater. Chem. Phys. 112, 198 (2008).
64. J. Zhao, Z. Yang, S. Han, L. Ye, and, S. Xie, Displays 22, 101 (2001).
65. Y. S. Park, and, H.-K. Kim, Thin Solid Films 519, 8018 (2011).
66. J. C. Bernède, Y. Berredjem, L. Cattin, and, M. Morsli, Appl. Phys. Lett. 92, 083304 (2008).
67. C. Y. Jiang, X. W. Sun, D. W. Zhao, A. K. K. Kyaw, and, Y. N. Li, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 94, 1618 (2010).
68. S.-G. Ihn, K.-S. Shin, M.-J. Jin, X. Bulliard, S. Yun, Y. S. Choi, Y. Kim, J.-H. Park, M. Sim, M. Kim, K. Cho, T. S. Kim, D. Choi, J.-Y. Choi, W. Choi, and, S.-W. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 1610 (2011).
69. J. C. C. Fan, F. J. Bachner, G. H. Foley, and, P. M. Zavracky, Appl. Phys. Lett. 25, 693 (1974).
70. H.-H. Liao, L.-M. Chen, Z. Xu, G. Li, and, Y. Yang, Appl. Phys. Lett. 92, 173303 (2008).
71. S. D. Yambem, A. Haldar, K.-S. Lliao, E. P. Dillon, A. R. Barro, and, S. A. Curran, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 2424 (2011).
72. S. D. Yambem, K.-S. Lliao, and, S. A. Curran, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 3060 (2011).
73. D. S. Ghosh, R. Betancur, T. L. Chen, V. Pruneri, and, J. Martorell, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 1228 (2011).
74. S. Cheylan, D. S. Gosh, D. Krautz, T. L. Chen, and, V. Pruneri, Org. Electron. 12, 818 (2011).
75. C. Guillén, and, J. Herrero, Thin Solid Films 92, 938 (2008).
76. C. Guillén, and, J. Herrero, Thin Solid Films 520, 1 (2011).
77. J. A. Jeong, Y.-S. Park, and, H.-K. Kim, J. Appl. Phys. 107, 023111 (2010).
78. K. Kim, and, D. L. Carroll, Appl. Phys. Lett. 87, 203113 (2005).
79. G. Haacke, J. Appl. Phys. 47, 4086 (1976).
80. S.-H. Choa, C.-K. Cho, W.-J. Hwang, K. T. Eun, and, H.-K. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 3442 (2011).
81. A. A. Dameron, D. C. Miller, N. George, B. To, D. S. Ginley, and, L. Simpson, Thin Solid Films 519, 3177 (2011).
82. C. H. Hong, Y. J. Jo, H. A. Kim, I.-H. Lee, and, J. S. Kwak, Thin Solid Films 519, 6829 (2011).
83. J. C. Kim, C. H. Shin, C. W. Jeong, Y. J. Kwon, J. H. Park, and, D. Kim, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 268, 131 (2010).
84. M. Chakaroun, B. Lucas, B. Ratier, C. Defranoux, J. P. Piel, and, M. Aldissi, Thin Solid Films 518, 1250 (2009).
85. K.-H. Choi, H.-J. Nam, J.-A. Jeaong, S.-W. Cho, H.-K. Kim, J.-W. Kang, D.-G. Kim, and, W.-J. Cho, Appl. Phys. Lett. 92, 223302 (2008).
86. H.-K. Park, J.-W. Kang, S.-I. Na, D.-Y. Kim, and, H.-K. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1994 (2009).
87. I. Crupi, S. Boscarino, S. Mirabella, F. Simone, and, A. Terrasi, Thin Solid Films 520, 4432 (2012).
88. K. Sivaramakrishnan, and, T. L. Alford, Appl. Phys. Lett. 94, 052104 (2009).
89. T. S. Moss, Proc. Phys. Soc. B 67, 775 (1954).
90. E. Burnstein, Phys. Rev. B 93, 632 (1954).
91. X.-Y. Liu, Y.-A. Li, S.-S. Liu, H.-L. Wu, and, H.-N. Cui, Thin Solid Films 520, 5372 (2012).
92. Y.-Y. Choi, K.-H. Choi, H. Lee, H. Lee, J.-W. Kang, and, H.-K. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 1615 (2011).
93. T. Winkler, H. Schmidt, H. Flügge, F. Nikolayzik, I. Baumann, S. Schmale, T. Weimann, P. Hinze, H.-H. Johannes, T. Rabe, S. Hamwi, T. Riedl, and, W. Kowalsky, Org. Electron. 12, 1612 (2011).
94. T. Dimopoulos, G. Z. Radnoczi, Z. E. Horvàth, and, H. Brückl, Thin Solid Films 520, 5222 (2012).
95. H. M. Lee, Y. J. Lee, I. S. Kim, M. S. Kang, S. B. Heo, Y. S. Kim, and, D. Kim, Vacuum 86, 1494 (2012).
96. S.-M. Lee, C. S. Choi, K. C. Choi, and, H.-C. Lee, Org. Electron. 13, 1654 (2012).
97. D. Kim, Diplays 31, 155 (2010).
98. J.-D. Yang, S.-H. Cho, T.-W. Hong, D. I. Son, D.-H. Park, K.-H. Yoo, and, W.-K. Choi, Thin Solid Films 520, 6215 (2012).
99. C.-K. Cho, S. W. Kim, H. Hosono, and, H.-K. Kim, Electrochem. Solid-State Lett. 15, H23 (2011).
100. D. Oh, Y. S. No, S. Y. Kim, W. J. Cho, K. D. Kwack, and, T. W. Kim, J. Alloys Compd. 509, 2176 (2011).
101. D. Oh, J. Alloys Compd. 509, 2176 (2011).
102. D. R. Sahu, S.-Y. Lin, and, J.-L. Huang, Thin Solid Films 516, 4728 (2008).
103. S. Y. Ryu, J. H. Noh, B. H. Hwang, C. S. Kim, S. J. Ju, J. T. Kim, H. S. Jeong, C. H. Lee, S. Y. Song, S. H. Choi, and, S. Y. Park, Appl. Phys. Lett. 92, 023306 (2008).
104. M. G. Varnamkhasti, H. R. Fllah, M. Mostajaboddavati, and, A. Hassanzadeh, Vacuum 86, 1318 (2012).
105. K. S. Yook, S. O. Jeon, C. W. Joo, and, J. Y. Lee, Appl. Phys. Lett. 93, 013301 (2008).
106. C. Tao, G. Xie, C. Liu, X. Zhang, W. Dong, F. Meng, X. Kong, L. Shen, S. Ruan, and, W. Chen, Appl. Phys. Lett. 95, 053303 (2009).
107. F. Li, S. Ruan, Y. Xu, F. Meng, J. Wang, W. Chen, and, L. Shen, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 877 (2011).
108. L. Shen, Y. Xu, F. Meng, F. Li, S. Ruan, and, W. Chen, Org. Electron. 12, 1223 (2011).
109. L. Shen, S. Ruan, W. Guo, F. Meng, and, W. Chen, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 97, 59 (2012).
110. L. Cattin, M. Morsli, F. Dahou, S. Yape Abe, A. Khelil, and, J. C. Bernède, Thin Solid Films 518, 4560 (2010).
111. B. Kouskoussa, M. Morsli, K. Benchouk, G. Louarn, L. Cattin, A. Khelil, and, J. C. Bernède, Phys. Status Solidi A 206, 311 (2009).
112. Y.-C. Chen, P.-C. Kao, Y.-C. Fang, H.-H. Huang, and, S.-Y. Chu, Appl. Phys. Lett. 98, 263301 (2011).
113. M. Makha, L. Cattin, Y. Lare, L. Barkat, M. Morsli, M. Addou, A. Khelil, and, J. C. Bernède, Appl. Phys. Lett. 101, 233307 (2012).
114. D.-T. Nguyen, S. Vedraine, L. Cattin, P. Torchio, M. Morsli, F. Flory, and, J. C. Bernède, J. Appl. Phys. 112, 063505 (2012).
115. W. Yu, L. Shen, F. F. Meng, Y. Long, S. Ruanb, and, W. Chen, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 100, 226 (2012).
116. W. Cao, Y. Zheng, Z. Li, E. Wrzesniewski, W. T. Hammond, and, J. Xue, Org. Electron. 13, 2221 (2012).
117. H. Cho, C. C. Yun, J.-W. Park, and, S. Yoo, Org. Electron. 10, 1163 (2009).
118. S. Han, S. Lim, H. Kim, H. Cho, and, S. Yoo, IEE J. Select. Top. Quantum Electron. 16, 1656 (2010).
119. S. Lim, D. Han, H. Kim, S. Lee, and, S. Yoo, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 101, 170 (2012).
120. J. Leng, Z. Yu, W. Xue, T. Zhang, Y. Jiang, J. Zhang, and, D. Zhang, J. Appl. Phys. 108, 073109 (2010).
121. X. Liu, X. Cai, J. Qiao, J. Mao, and, N. Jiang, Thin Solid Films 441, 200 (2003).
122. Z. Yu, J. Leng, W. Xue, T. Zhang, Y. Jiand, J. Zhang, and, D. Zhang, Appl. Surf. Sci. 258, 2270 (2012).
123. C.-H. Chou, W. L. Kwan, Z. Hong, L.-M. Chan, and, Y. Yang, Adv. Mater. 23, 1282 (2011).
124. X. W. Sun, D. W. Zhao, L. Ke, A. K. K. Kyaw, G. Q. LO, and, D. Kwong, Appl. Phys. Lett. 97, 053303 (2010).
125. M. Vogel, J. Strotmann, and, B. J. K. Fostiropulos, Thin Solid Films 511-512, 367 (2006).