Evolution of lateral structures during the functional stack build-up of P3HT:PCBM-based bulk heterojunction solar cells

ACS Applied Materials and Interfaces

Volumn 5, Issue 17, 2013, Pages 8581-8590

  Guo, Shuai ^a   Ruderer, Matthias A ^a   Rawolle, Monika ^a   Körstgens, Volker ^a   Birkenstock, Christopher ^a   Perlich, Jan ^b   Müller Buschbaum, Peter ^a  

^a TECHNICAL UNIVERSITY OF MUNICH   (Germany)

^b DESY   (Germany)

Author keywords

GISAXS; GIWAXS; morphology; organic solar cell; P3HT:PCBM

Indexed keywords

BULK HETEROJUNCTION (BHJ); BULK HETEROJUNCTION SOLAR CELLS; GI-SAXS; GIWAXS; ORGANIC SOLAR CELL; P3HT:PCBM; POLY(3-HEXYLTHIOPHENE-2 ,5-DIYL); THREE DIMENSIONAL MORPHOLOGY;

ATOMIC FORCE MICROSCOPY; CRYSTALLOGRAPHY; HETEROJUNCTIONS; MORPHOLOGY;

SOLAR CELLS;

FULLERENE DERIVATIVE; INDIUM TIN OXIDE; POLY(3 HEXYLTHIOPHENE); POLY(3-HEXYLTHIOPHENE); THIOPHENE DERIVATIVE; TIN DERIVATIVE;

ARTICLE; ATOMIC FORCE MICROSCOPY; CHEMISTRY; SMALL ANGLE SCATTERING; SOLAR ENERGY; X RAY DIFFRACTION;

FULLERENES; MICROSCOPY, ATOMIC FORCE; SCATTERING, SMALL ANGLE; SOLAR ENERGY; THIOPHENES; TIN COMPOUNDS; X-RAY DIFFRACTION;

EID: 84884248053     PISSN: 19448244     EISSN: 19448252     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/am402045p     Document Type: Article

References (71)

1. Green, M. A.; Emery, K.; Hishikawa, Y.; Warta, W. Prog. Photovolt: Res. Appl. 2011, 19, 84-92
2. Guo, X.; Li, H.; Ahn, B. Y.; Duoss, E. B.; Hsia, K. J.; Lewis, J. A.; Nuzzo, R. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 20149-20151
3. Lipomi, D. J.; Tee, B. C. K.; Vosgueritchian, M.; Bao, Z. Adv. Mater. 2011, 23, 1771-1775
4. Lee, M. R.; Eckert, R. D.; Forberich, K.; Dennler, G.; Brabec, C. J.; Gaudiana, R. A. Science 2009, 324, 232-235
5. Dennler, G.; Sariciftci, N. S. IEEE 2005, 93, 1429-1437
6. Veenstra, S. C.; Loos, J.; Kroon, J. M. Prog. Photovolt: Res. Appl. 2007, 15, 727-740
7. Lin, Y. Y.; Chen, C. W.; Chu, T. H.; Su, W. F.; Lin, C. C.; Ku, C. H.; Wu, J. J.; Chen, C. H. J. Mater. Chem. 2007, 17, 4571-4576
8. Wang, J. Z.; Zheng, Z. H.; Li, H. W.; Huck, W. T. S.; Sirringhaus, H. Nat. Mater. 2004, 3, 171-176
9. Friend, R. H. Pure Appl. Chem. 2001, 73, 425-430
10. Manigandan, S.; Majumder, S.; Suresh, A.; Ganguly, S.; Kargupta, K.; Banerjee, D. Sens. Actuators B 2010, 144, 170-175
11. Ruderer, M. A.; Müller-Buschbaum, P. Soft Matter 2011, 7, 5482-5486
12. Li, L. G.; Lu, G. H.; Yang, X. N.; Zhou, E. L. Chin. Sci. Bull. 2007, 52, 148-158
13. Günes, S.; Neugebauer, H.; Sariciftci, N. S. Chem. Rev. 2007, 107, 1324-1338
14. Chirvase, D.; Parisi, J.; Hummelen, J. C.; Dyakonov, V. Nanotechnology 2004, 15, 1317-1323
15. Chou, C. H.; Kwan, W. L.; Hong, Z.; Chen, L. M.; Yang, Y. Adv. Mater. 2011, 23, 1282-1286
16. Moule, A. J.; Meerholz, K. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1-6
17. Kim, Y.; Cook, S.; Tuladhar, S. M.; Choulis, S. A.; Nelson, J.; Durrant, J. R.; Bradley, D. D. C.; Giles, M.; Mcculloch, I.; Ha, C. S.; Ree, M. Nat. Mater. 2006, 5, 197-202
18. Sista, S.; Park, M. H.; Hong, Z.; Wu, Y.; Hou, J.; Kwan, W. L.; Li, G.; Yang, Y. Adv. Mater. 2010, 22, 380-383
19. Mayer, A. C.; Scully, S. R.; Hardin, B. E.; Rowell, M. W.; McGehee, M. D. Mater. Today 2007, 10, 28-33
20. Salim, T.; Wong, L. H.; Bräuer, B.; Kukreja, R.; Foo, Y. L.; Bao, Z.; Lam, Y. M. J. Mater. Chem. 2011, 21, 242-250
21. Pivrikas, A.; Sariciftci, N. S.; Juska, G.; Österbacka, R. Prog. Photovolt. 2007, 15, 677-696
22. Peumans, P.; Yakimov, A.; Forrest, S. R. Appl. Phys. 2003, 93, 3693-3723
23. Brabec, C. J.; Cravino, A.; Meissner, D.; Sariciftci, N. S.; Fromherz, T.; Rispens, M. T.; Sanchez, L.; Hummelen, J. C. Adv. Funct. Mater. 2001, 11, 374-380
24. Yin, W.; Dadmun, M. ACS Nano 2011, 5, 4756-4768
25. Green, M. A.; Emery, K.; Hishikawa, Y.; Warta, W.; Dunlop, E. D. Prog. Photovolt: Res. Appl. 2013, 21, 827-837
26. He, Z.; Zhong, C.; Huang, X.; Wong, W.-Y.; Wu, H.; Chen, L.; Su, S.; Cao, Y. Adv. Mater. 2011, 23, 4636-4643
27. Pandey, R.; Holmes, R. J. Adv. Funct. Mater. 2010, 22, 5301-5305
28. Chen, D.; Liu, F.; Wang, C.; Nakahara, A.; Russell, T. P. Nano Lett. 2011, 11, 2071-2078
29. Parnell, A. J.; Cadby, A. J.; Mykhaylyk, O.; Dunbar, A. D. F.; Hopkinson, P. E.; Donald, A. M.; Jones, R. A. L. Macromolecules 2011, 44, 6503-6508
30. Shao, S.; Liu, J.; Zhang, J.; Zhang, B.; Xie, Z.; Geng, Y.; Wang, L. ACS Appl. Mater. Interf. 2012, 4, 5704-5710
31. Kim, M.-S.; Kim, B.-G.; Kim, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 1264-1269
32. Chen, D.; Nakahara, A.; Wie, D.; Nordlund, D.; Russell, T. P. Nano Lett. 2011, 11, 561-567
33. Tillack, A. F.; Noone, K. M.; Macleod, B. A.; Nordlund, D.; Nagle, K. P.; Bradley, J. A.; Hau, S. K.; Lip, H.-L.; Jen, A. K.-Y.; Seidler, G. T.; Ginger, D. S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 726-732
34. Perlich, J.; Memesa, M.; Diethert, A.; Metwalli, E.; Wang, W.; Roth, S. V.; Timmann, A.; Gutmann, J. S.; Müller-Buschbaum, P. ChemPhysChem 2009, 10, 800-806
35. Shaheen, S. E.; Brabec, C. J.; Sariciftci, N. S.; Padinger, F.; Fromherz, T.; Hummelen, J. C. Appl. Phys. Lett. 2001, 78, 841-843
36. Huang, Y.-C.; Tsao, C.-S.; Chuang, C.-M.; Lee, C.-H.; Hsu, F.-H.; Cha, H.-C.; Chen, C.-Y.; Lin, T.-H.; S, C.-J.; J, U.-S.; S, W.-F. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 10238-10244
37. Dennler, G.; Scharber, M. C.; Brabec, C. J. Adv. Funct. Mater. 2009, 21, 1325-1338
38. Maradalen, J.; Samuelsen, E. J.; Gautun, O. R.; Carlsen, P. H. Solid State Commun. 1991, 77, 337-339
39. Sista, S.; Park, M.-H.; Hong, Z.; Wu, Y.; Hou, J.; Kwan, W. L.; Li, G.; Yang, Y. Adv. Mater. 2010, 22, 380-382
40. Kingsley, J. W.; Green, A.; Lidzey; D. G. Proc. SPIE 2009, 7416, 74160T
41. Meier, R.; Birkenstock, C.; Palumbiny, C. M.; Müller-Buschbaum, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 15088-15098
42. Roth, S. V.; Döhrmann, R.; Dommach, M.; Kuhlmann, M.; Kröger, I.; Gehrke, R.; Walter, H.; Schroer, C.; Lengeler, B.; Müller-Buschbaum, P. Rev. Sci. Instrum. 2006, 77, 085106-1- 085106-6
43. Müller-Buschbaum, P. Springer: Berlin, 2009, 776, 61-89.
44. Perlich, J.; Rubeck, J.; Botta, S.; Gehrke, R.; Roth, S. V.; Ruderer, M. A.; Prams, S. M.; Rawolle, M.; Zhong, Q.; Körstgens, V.; Müller-Buschbaum, P. Rev. Sci. Instrum. 2010, 81, 105105-1-105105-7
45. Sirringhaus, H.; Brown, P. J.; Friend, R. H.; Nielsen, M. M.; Bechgaard, K.; Langeveld-Voss, B. M. W.; Spiering, A. J. H.; Janssen, R. A. J.; Meijer, E. W.; Herwig, P.; de Leeuw, D. M. Nature 1999, 401, 685-688
46. Shrotriya, V.; Li, G.; Yao, Y.; Moriarty, T.; Emery, K.; Yang, Y. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 2016-2023
47. Müller-Buschbaum, P.; Gutmann, J. S.; Lorenz, C.; Schmitt, T.; Stamm, M. Macromolecules 1998, 31, 9265-9268
48. Yoneda, Y. Phys. Rev. 1963, 131, 2010-2013
49. Müller-Buschbaum, P.; Stamm, M. Macromolecules 1998, 31, 3686-3692
50. Kaune, G.; Metwalli, E.; Meier, R.; Körstgens, V.; Schlage, K.; Couet, S.; Röhlsberger, R.; Roth, S. V.; Müller-Buschbaum, P. ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 1055-1062
51. Blom, P. W. M.; Mihailetchi, V. D.; Koster, L. J. A.; Markow, D. E. Adv. Mater. 2007, 19, 1551-1566
52. Girotto, C.; Moia, D.; Rand, B. P.; Heremans, P. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 64-72
53. Huang, Y.-C.; Chia, H.-C.; Chuang, C.-M.; Tsao, C.-S.; Chen, C.-Y.; Su, W.-F. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2013, 114, 24-30
54. Ruderer, M. A.; Guo, S.; Meier, R.; Chiang, H.-Y.; Körstgens, V.; Wiedersich, J.; Perlich, J.; Roth, S. V.; Müller-Buschbaum, P. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 3382-3391
55. Thompson, B. C.; Fréchet, J. M. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 58-77
56. Müller-Buschbaum, P. Anal. Bioanal. Chem. 2003, 376, 3-10.57
57. Wu, W. R.; Jeng, U. S.; Su, C. J.; Wei, K. H.; Su, M. S.; Chiu, M. Y.; Chen, C. Y.; Su, W. B.; Su, C. H.; Su, A. C. ACS Nano 2011, 5, 6233-6243
58. Lin, T. L.; Jeng, U. S.; Tsao, C. S.; Liu, W. J.; Canteenwala, T.; Chiang, L. Y. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 14884-14888
59. Liao, H.-C.; Tsao, C.-S.; Lin, T.-H.; Chuang, C.-M.; Chen, C.-Y.; Jeng, U.-S.; Su, C.-H.; Chen, Y.-F.; Su, W.-F. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 13064-13073
60. Erb, T.; Zhokhavets, U.; Gobsch, G.; Raleva, S.; Stühn, B.; Schilinsky, P.; Waldauf, C.; Brabec, C. J. Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1193-1196
61. Gutmann, J. S.; Müller-Buschbaum, P.; Stamm, M. Farady Disc. 1999, 112, 285-297
62. Müller-Buschbaum, P.; Gutmann, J. S.; Stamm, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 3857-3863
63. Chen, W.; Nikiforov, M. P.; Darling, S. B. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8045-8050
64. Ruderer, M. A.; Metwalli, E.; Wang, W.; Kaune, G.; Roth, S. V.; Müller-Buschbaum, P. Chem.Phys.Chem. 2009, 10, 664-671
65. Agostinelli, T.; Lilliu, S.; Labram, J. G.; Campoy-Quiles, M.; Hampton, M.; Pires, E.; Rawle, J.; Bikondoa, O.; Bradley, D. D. C.; Anthopoulos, T. D.; Nelson, J.; Macdonald, J. E. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 1701-1708
66. Ng, A.; Liu, X.; To, C. H; Djurišić, A. B; Zapien, J. A; Chan, W. K. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 4247-4259
67. Yu, C.-Y.; Jen, T.-J.; Chen, S.-A. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 4086-4092
68. Kim, H. J.; Lee, H. H.; Kim, J.-J. Macromol. Rapid Commun. 2009, 30, 1269-1273
69. Kim, H. J.; Park, J. H.; Lee, H. H.; Lee, D. R.; Kim, J.-J. Org. Electron. 2009, 10, 1505-1510
70. Dannetun, P.; Boman, M.; Stafström, S.; Salaneck, W. R.; Lazzaroni, R.; Fredriksson, C.; Bredas, J. L.; Zamboni, R.; Taliani, C. J. Chem. Phys. 1993, 99, 664-672
71. Kumar, A.; Li, G.; Hong, Z.; Yang, Y. Nanotechnology 2009, 20, 1-3