Charge separation pathways in a highly efficient polymer: Fullerene solar cell material

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 4, 2014, Pages 1472-1482

  Paraecattil, Arun Aby ^a   Banerji, Natalie ^a  

^a EPFL   (Switzerland)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BULK-HETEROJUNCTION STRUCTURE; CHARGE SEPARATIONS; ELECTRON TRANSFER; EXCITATION WAVELENGTH; EXCITON DELOCALIZATION; PHOTOVOLTAIC PERFORMANCE; SOLAR CELL MATERIALS; SOLAR-CELL APPLICATIONS;

EXCITONS; HETEROJUNCTIONS; INTERFACE STATES; SEPARATION; SOLAR CELLS;

FULLERENES;

FULLERENE; POLY(BENZO[1,2B:4,5 B']DITHIOPHENE ALT THIENO[3,4 C]PYRROLE 4,6 DIONE); POLYMER; PYRROLE DERIVATIVE; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; CALCULATION; CHEMICAL STRUCTURE; ELECTRON TRANSPORT; KINETICS; PHOTON; SPECTROSCOPY;

EID: 84893447650     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja410340g     Document Type: Article

References (73)

1. Cabanetos, C.; El, L. A.; Bartelt, J. A.; Douglas, J. D.; Mateker, W. R.; Fréchet, J. M. J.; McGehee, M. D.; Beaujuge, P. M. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4656
2. Zhang, M.; Gu, Y.; Guo, X.; Liu, F.; Zhang, S.; Huo, L.; Russell, T. P.; Hou, J. Adv. Mater. 2013, 25, 4944
3. He, Z. C.; Zhong, C. M.; Su, S. J.; Xu, M.; Wu, H. B.; Cao, Y. Nat. Photonics 2012, 6, 591
4. Banerji, N. J. Mater. Chem. C 2013, 1, 3052
5. Grancini, G.; Maiuri, M.; Fazzi, D.; Petrozza, A.; Egelhaaf, H. J.; Brida, D.; Cerullo, G.; Lanzani, G. Nat. Mater. 2013, 12, 29
6. Etzold, F.; Howard, I. A.; Forler, N.; Cho, D. M.; Meister, M.; Mangold, H.; Shu, J.; Hansen, M. R.; Muellen, K.; Laquai, F. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10569
7. Paraecattil, A. A.; Beaupré, S.; Leclerc, M.; Moser, J.-E.; Banerji, N. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 2952
8. Howard, I. A.; Mauer, R.; Meister, M.; Laquai, F. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14866
9. Marsh, R. A.; Hodgkiss, J. M.; Albert-Seifried, S.; Friend, R. H. Nano Lett. 2010, 10, 923
10. Bartelt, J. A.; Beiley, Z. M.; Hoke, E. T.; Mateker, W. R.; Douglas, J. D.; Collins, B. A.; Tumbleston, J. R.; Graham, K. R.; Amassian, A.; Ade, H.; Fréchet, J. M. J.; Toney, M. F.; McGehee, M. D. Adv. Energy Mater. 2013, 3, 364
11. Qu, B.; Tian, D.; Cong, Z.; Wang, W.; An, Z.; Gao, C.; Gao, Z.; Yang, H.; Zhang, L.; Xiao, L.; Chen, Z.; Gong, Q. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 3272
12. Piliego, C.; Holcombe, T. W.; Douglas, J. D.; Woo, C. H.; Beaujuge, P. M.; Fréchet, J. M. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7595
13. Kim, H. P.; bin, M. Y. A. R.; Jang, J. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2013, 110, 87
14. Shuttle, C. G.; Treat, N. D.; Douglas, J. D.; Fréchet, J. M. J.; Chabinyc, M. L. Adv. Energy Mater. 2012, 2, 111
15. Mateker, W. R.; Douglas, J. D.; Cabanetos, C.; Sachs-Quintana, I. T.; Bartelt, J. A.; Hoke, E. T.; El, L. A.; Beaujuge, P. M.; Fréchet, J. M. J.; McGehee, M. D. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2529
16. Liu, X.; He, R.; Shen, W.; Li, M. J. Mol. Model. 2013, 19, 4283
17. Risko, C.; McGehee, M. D.; Bredas, J. L. Chem. Sci. 2011, 2, 1200
18. Kang, T. E.; Cho, H.-H.; Cho, C.-H.; Kim, K.-H.; Kang, H.; Lee, M.; Lee, S.; Kim, B.; Im, C.; Kim, B. J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 1
19. Hoke, E. T.; Vandewal, K.; Bartelt, J. A.; Mateker, W. R.; Douglas, J. D.; Noriega, R.; Graham, K. R.; Fréchet, J. M. J.; Salleo, A.; McGehee, M. D. Adv. Energy Mater. 2013, 3, 220
20. Hwang, I.; Beaupre, S.; Leclerc, M.; Scholes, G. D. Chem. Sci. 2012, 3, 2270
21. Fazzi, D.; Grancini, G.; Maiuri, M.; Brida, D.; Cerullo, G.; Lanzani, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 6367
22. Guo, J. M.; Ohkita, H.; Benten, H.; Ito, S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6154
23. Dimitrov, S. D.; Bakulin, A. A.; Nielsen, C. B.; Schroeder, B. C.; Du, J.; Bronstein, H.; McCulloch, I.; Friend, R. H.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18189
24. Bakulin, A. A.; Rao, A.; Pavelyev, V. G.; van Loosdrecht, P. H. M.; Pshenichnikov, M. S.; Niedzialek, D.; Cornil, J.; Beljonne, D.; Friend, R. H. Science 2012, 335, 1340
25. van der Hofstad, T. G. J.; Di Nuzzo, D.; van den Berg, M.; Janssen, R. A. J.; Meskers, S. C. J. Adv. Energy Mater. 2012, 2, 1095
26. Fang, Y.; Pandey, A. K.; Nardes, A. M.; Kopidakis, N.; Burn, P. L.; Meredith, P. Adv. Energy Mater. 2013, 3, 54
27. Dimitrov, S. D.; Nielsen, C. B.; Shoaee, S.; Shakya, T. P.; Du, J.; McCulloch, I.; Durrant, J. R. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 140
28. Bakulin, A. A.; Dimitrov, S. D.; Rao, A.; Chow, P. C. Y.; Nielsen, C. B.; Schroeder, B. C.; McCulloch, I.; Bakker, H. J.; Durrant, J. R.; Friend, R. H. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 4, 209
29. Bakulin, A. A.; Hummelen, J. C.; Pshenichnikov, M. S.; van Loosdrecht, P. H. M. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 1653
30. Cook, S.; Katoh, R.; Furube, A. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 2547
31. Wienk, M. M.; Kroon, J. M.; Verhees, W. J. H.; Knol, J.; Hummelen, J. C.; van Hal, P. A.; Janssen, R. A. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 3371
32. Hwang, I.; Scholes, G. D. Chem. Mater. 2011, 23, 610
33. Banerji, N.; Cowan, S.; Vauthey, E.; Heeger, A. J. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 9726
34. Banerji, N.; Cowan, S.; Leclerc, M.; Vauthey, E.; Heeger, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 17459
35. Wells, N. P.; Boudouris, B. W.; Hillmyer, M. A.; Blank, D. A. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 15404
36. Sperling, J.; Milota, F.; Tortschanoff, A.; Warmuth, C.; Mollay, B.; Bassler, H.; Kauffmann, H. F. J. Chem. Phys. 2002, 117, 10877
37. Tozer, O. R.; Barford, W. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 10310
38. Barford, W.; Boczarow, I.; Wharram, T. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 9111
39. Guo, J. M.; Ohkita, H.; Benten, H.; Ito, S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 16869
40. Dykstra, T. E.; Hennebicq, E.; Beljonne, D.; Gierschner, J.; Claudio, G.; Bittner, E. R.; Knoester, J.; Scholes, G. D. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 656
41. van Stokkum, I. H. M.; Larsen, D. S.; van Grondelle, R. Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2004, 1657, 82
42. Ward, A. J.; Ruseckas, A.; Samuel, I. D. W. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 23931
43. Banerji, N.; Wang, M. F.; Fan, J.; Chesnut, E. S.; Wudl, F.; Moser, J. E. J. Mater. Chem. 2012, 22, 13286
44. Burkhard, G. F.; Hoke, E. T.; Beiley, Z. M.; McGehee, M. D. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 26674
45. Cook, S.; Ohkita, H.; Kim, Y.; Benson-Smith, J. J.; Bradley, D. D. C.; Durrant, J. R. Chem. Phys. Lett. 2007, 445, 276
46. Barbour, L. W.; Hegadorn, M.; Asbury, J. B. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15884
47. Benson-Smith, J. J.; Ohkita, H.; Cook, S.; Durrant, J. R.; Bradley, D. D. C.; Nelson, J. Dalton Trans. 2009, 10000
48. Kaake, L. G.; Jasieniak, J. J.; Bakus, R. C.; Welch, G. C.; Moses, D.; Bazan, G. C.; Heeger, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19828
49. a|e-UV-Vis-IR Spectral Software, 1.2 (FluorTools, http://www.fluortools. com).
50. Vandewal, K.; Albrecht, S.; Hoke, E. T.; Graham, K. R.; Widmer, J.; Douglas, J. D.; Schubert, M.; Mateker, W. R.; Bloking, J. T.; Burkhard, G. F.; Sellinger, A.; Fréchet, J. M. J.; Amassian, A.; Riede, M. K.; McGehee, M. D.; Neher, D.; Salleo, A. Nat. Mater. 2014, 13, 63
51. Brabec, C. J.; Zerza, G.; Cerullo, G.; De Silvestri, S.; Luzzati, S.; Hummelen, J. C.; Sariciftci, S. Chem. Phys. Lett. 2001, 340, 232
52. Aich, B. R.; Lu, J.; Beaupre, S.; Leclerc, M.; Tao, Y. Org. Electron. 2012, 13, 1736
53. Treat, N. D.; Brady, M. A.; Smith, G.; Toney, M. F.; Kramer, E. J.; Hawker, C. J.; Chabinyc, M. L. Adv. Energy Mater. 2011, 1, 82
54. Hodgkiss, J. M.; Albert-Seifried, S.; Rao, A.; Barker, A. J.; Campbell, A. R.; Marsh, R. A.; Friend, R. H. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 1567
55. Lewis, A. J.; Ruseckas, A.; Gaudin, O. P. M.; Webster, G. R.; Burn, P. L.; Samuel, I. D. W. Org. Electron. 2006, 7, 452
56. Stevens, M. A.; Silva, C.; Russell, D. M.; Friend, R. H. Phys. Rev. B 2001, 63, 165213
57. Ward, A. J.; Ruseckas, A.; Samuel, I. D. W. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 23931
58. Markov, D. E.; Blom, P. W. M. Phys. Rev. B 2006, 74, 085206
59. Meskers, S. C. J.; Hubner, J.; Oestreich, M.; Bassler, H. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 9139
60. Bassler, H.; Brandl, V.; Deussen, M.; Gobel, E. O.; Kersting, R.; Kurz, H.; Lemmer, U.; Mahrt, R. F.; Ochse, A. Pure Appl. Chem. 1995, 67, 377
61. Shaw, P. E.; Ruseckas, A.; Samuel, I. D. W. Adv. Mater. 2008, 20, 3516
62. Nguyen, T.-Q.; Wu, J.; Doan, V.; Schwartz, B. J.; Tolbert, S. H. Science 2000, 288, 652
63. Watanabe, A.; Kodaira, T.; Ito, O. Chem. Phys. Lett. 1997, 273, 227
64. Scarongella, M.; Paraecattil, A. A.; Buchaca-Domingo, E.; Douglas, J. D.; Beaupré, S.; McCarthy-Ward, T.; Heeney, M.; Moser, J.-E.; Leclerc, M.; Fréchet, J. M. J.; Stingelin, N.; Banerji, N. J. Mater. Chem. A 2014, Submitted
65. Fravventura, M. C.; Hwang, J.; Suijkerbuijk, J. W. A.; Erk, P.; Siebbeles, L. D. A.; Savenije, T. J. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 2367
66. Goel, A.; Howard, J. B.; Vander Sande, J. B. Carbon 2004, 42, 1907
67. Siemiarczuk, A.; Wagner, B. D.; Ware, W. R. J. Phys. Chem. 1990, 94, 1661
68. Berberan-Santos, M. N.; Bodunov, E. N.; Valeur, B. Chem. Phys. 2005, 315, 171
69. Berberan-Santos, M. N.; Valeur, B. J. Lumin. 2007, 126, 263
70. Johnston, D. C. Phys. Rev. B 2006, 74, 184430
71. Jamieson, F. C.; Domingo, E. B.; McCarthy-Ward, T.; Heeney, M.; Stingelin, N.; Durrant, J. R. Chem. Sci. 2012, 3, 485
72. Collins, B. A.; Tumbleston, J. R.; Ade, H. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 3135
73. Mayer, A. C.; Toney, M. F.; Scully, S. R.; Rivnay, J.; Brabec, C. J.; Scharber, M.; Koppe, M.; Heeney, M.; McCulloch, I.; McGehee, M. D. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1173