Understanding local and macroscopic electron mobilities in the fullerene network of conjugated polymer-based solar cells: Time-resolved microwave conductivity and theory

Advanced Functional Materials

Volumn 24, Issue 6, 2014, Pages 784-792

  Aguirre, Jordan C ^a   Arntsen, Christopher ^a   Hernandez, Samuel ^a   Huber, Rachel ^a   Nardes, Alexandre M ^b   Halim, Merissa ^a   Kilbride, Daniel ^a   Rubin, Yves ^a   Tolbert, Sarah H ^a   Kopidakis, Nikos ^b   Schwartz, Benjamin J ^a   Neuhauser, Daniel ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b NATIONAL RENEWABLE ENERGY LABORATORY   (United States)

Author keywords

conjugated polymers; electron mobility; fullerene networks; solar cells

Indexed keywords

BULK HETEROJUNCTION (BHJ); FULLERENE DERIVATIVE; FULLERENE MOLECULES; ORGANIC PHOTOVOLTAICS; POLYMER-BASED SOLAR CELLS; SOLAR CELL EFFICIENCIES; SOLAR CELL PERFORMANCE; TIME-RESOLVED MICROWAVE CONDUCTIVITIES;

CONJUGATED POLYMERS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; EFFICIENCY; EXPERIMENTS; FULLERENES; HETEROJUNCTIONS; MOLECULAR ORBITALS; MOLECULES; PHOTOLYSIS; SOLAR CELLS;

ELECTRON MOBILITY;

EID: 84893847762     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201301757     Document Type: Article

References (64)

1. G. Yu, J. Gao, J. C. Hummelen, F. Wudl, A. J. Heeger, Science 1995, 270, pp. 1789.
2. 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.
3. K. Li, P. P. Khlyabich, L. Li, B. Burkhart, B. C. Thompson, J. C. Campbell, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 6940.
4. P. E. Keivanidis, T. M. Clarke, S. Lilliu, T. Agostinelli, J. E. Macdonald, J. R. Durrant, D. D. C. Bradley, J. Nelson, J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 734.
5. S. R. Forrest, MRS Bull. 2005, 30, 28.
6. B. M. Savoie, S. Tan, J. Jerome, C. W. Shu, M. Ratner, T. Marks, "Ascertaining the limitations of low mobility on organic solar cell performance", 15th International Workshop on Computational Electronics (IWCE), 22-25 May 2012
7. J. D. Kotlarski, D. J. D. Moet, P. W. M. Blom, J. Polym. Sci. B: Polym. Phys. 2011, 49, 708.
8. B. Tremolet de Villers, C. J. Tassone, S. H. Tolbert, B. J. Schwartz, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 18978.
9. S. Jeong, Y. Kwon, B. D. Choi, H. Ade, Y. S. Han, Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 183305-183305.
10. 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.
11. C. Bruner, N. C. Miller, M. D. McGehee, R. H. Dauskardt, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 2863.
12. H. Hoppe, N. S. Sariciftci, J. Mater. Chem. 2006, 16, 45.
13. H. Yan, B. A. Collins, E. Gann, C. Wang, H. Ade, C. R. McNeill, ACS Nano 2011, 6, 677.
14. W. L. Rance, A. J. Ferguson, T. McCarthy-Ward, M. Heeney, D. S. Ginley, D. C. Olson, G. Rumbles, N. Kopidakis, ACS Nano 2011, 5, 5635.
15. P. A. Troshin, H. Hoppe, J. Renz, M. Egginger, J. Y. Mayorova, A. E. Goryachev, A. S. Peregudov, R. N. Lyubovskaya, G. Gobsch, N. S. Sariciftci, V. F. Razumov, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 779.
16. Y. Liang, L. Yu, Acc. Chem. Res. 2010, 43, 1227.
17. J. Peet, C. Soci, R. C. Coffin, T. Q. Nguyen, A. Mikhailovsky, D. Moses, G. C. Bazan, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 252105.
18. J. Peet, J. Y. Kim, N. E. Coates, W. L. Ma, D. Moses, A. J. Heeger, G. C. Bazan, Nat. Mater. 2007, 6, 497.
19. J. K. Lee, W. L. Ma, C. J. Brabec, J. Yuen, J. S. Moon, J. Y. Kim, K. Lee, G. C. Bazan, A. J. Heeger, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3619.
20. W. Ma, C. Yang, X. Gong, K. Lee, A. Heeger, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1617.
21. K. Kim, J. Liu, M. A. G. Namboothiry, D. L. Carroll, Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 163511.
22. E. Verploegen, R. Mondal, C. J. Bettinger, S. Sok, M. F. Toney, Z. Bao, Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 3519.
23. A. L. Ayzner, C. J. Tassone, S. H. Tolbert, B. J. Schwartz, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20050.
24. A. M. Nardes, A. L. Ayzner, S. R. Hammond, A. J. Ferguson, B. J. Schwartz, N. Kopidakis, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 7293.
25. A. L. Ayzner, S. C. Doan, B. Tremolet, de Villers, B. J. Schwartz, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 2281.
26. C. Tao, M. Aljada, P. E. Shaw, K. H. Lee, H. Cavaye, M. N. Balfour, R. J. Borthwick, M. James, P. L. Burn, I. R. Gentle, P. Meredith, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 105.
27. D. H. Wang, J. S. Moon, J. Seifter, J. Jo, J. H. Park, O. O. Park, A. J. Heeger, Nano Lett. 2011, 11, 3163.
28. H. Li, Y. F. Li, J. Wang, Appl. Phys. Lett. 2012, 101, 033907.
29. C. W. Rochester, S. A. Mauger, A. J. Moulé, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 7287.
30. A. Loiudice, A. Rizzo, M. Biasiucci, G. Gigli, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 1908.
31. R. D. Kennedy, A. L. Ayzner, D. D. Wanger, C. T. Day, M. Halim, S. I. Khan, S. H. Tolbert, B. J. Schwartz, Y. Rubin, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 17290.
32. C. J. Tassone, A. L. Ayzner, R. D. Kennedy, M. Halim, M. So, Y. Rubin, S. H. Tolbert, B. J. Schwartz, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 22563.
33. R. D. Kennedy, M. Halim, S. I. Khan, B. J. Schwartz, S. H. Tolbert, Y. Rubin, Chem. Eur. J. 2012, 18, 7418.
34. M. Sawamura, K. Kawai, Y. Matsuo, K. Kanie, T. Kato, E. Nakamura, Nature 2002, 419, 702.
35. K. Huebener, M. Scheloske, J. Hauschild, W. Harneit, G. Zehl, S. Fiechter, Phys. Status Solidi B 2006, 243, 2990.
36. S. Okada, R. Arita, Y. Matsuo, E. Nakamura, A. Oshiyama, H. Aoki, Chem. Phys. Lett. 2004, 399, 157.
37. V. Bashilov, F. Dolgushin, B. Tumanskii, P. Petrovskii, V. Sokolov, Tetrahedron 2008, 64, 11291.
38. M. T. Rispens, A. Meetsma, R. Rittberger, C. J. Brabec, N. S. Sariciftci, J. C. Hummelen, Chem. Commun. 2003, 2116.
39. R. A. Marcus, N. Sutin, Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265.
40. J. Kirkpatrick, Int. J. Quantum Chem. 2008, 108, 51.
41. J. L. Brédas, D. Beljonne, V. Coropceanu, J. Cornil, Chem. Rev. 2004, 104, 4971.
42. V. Lemaur, D. A. da Silva Filho, V. Coropceanu, M. Lehmann, Y. Geerts, J. Piris, M. G. Debije, A. M. van de Craats, K. Senthilkumar, L. D. A. Siebbeles, J. M. Warman, J. L. Brédas, J. Cornil, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3271.
43. Q. Wu, T. V. Voorhis, J. Chem. Phys. 2006, 125, 164105.
44. T. Stein, L. Kronik, R. Baer, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2818.
45. C. Liu, D. Walter, D. Neuhauser, R. Baer, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13936.
46. H. Chen, M. A. Ratner, G. C. Schatz, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 18810.
47. M. Raja, G. C. R. Lloyd, N. Sedghi, W. Eccleston, R. Di Lucrezia, S. J. Higgins, J. Appl. Phys. 2002, 92, 1441.
48. W. Geens, T. Martens, J. Poortmans, T. Aernouts, J. Manca, L. Lutsen, P. Heremans, S. Borghs, R. Mertens, D. Vanderzande, Thin Solid Films 2004, 451-452, 498, Proceedings of Symposium D on Thin Film and Nano-Structured Materials for Photovoltaics, of the E-MRS 2003 Spring Conference.
49. S. Choulis, J. Nelson, Y. Kim, D. Poplavskyy, T. Kreouzis, J. Durrant, D. D. C. Bradley, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 3812.
50. G. Juška, K. Arlauskas, M. Viliūnas, J. Kočka, Phys. Rev. Lett. 2000, 84, 4946.
51. A. Mozer, N. Sariciftci, L. Lutsen, D. Vanderzande, R. Osterbacka, M. Westerling, G. Juska, Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 112104.
52. C. G. Shuttle, R. Hamilton, J. Nelson, B. C. O'Regan, J. R. Durrant, Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 698.
53. G. Dicker, M. P. de Haas, L. D. Siebbeles, J. M. Warman, Phys. Rev. B 2004, 70, 045203.
54. A. J. Ferguson, J. L. Blackburn, J. M. Holt, N. Kopidakis, R. C. Tenent, T. M. Barnes, M. J. Heben, G. Rumbles, J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2406.
55. P. Pingel, A. Zen, R. D. Abellõn, F. C. Grozema, L. D. Siebbeles, D. Neher, Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 2286.
56. A. J. Ferguson, N. Kopidakis, S. E. Shaheen, G. Rumbles, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 9865.
57. A. J. Ferguson, N. Kopidakis, S. E. Shaheen, G. Rumbles, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 23134.
58. W. J. Grzegorczyk, T. J. Savenije, T. E. Dykstra, J. Piris, J. M. Schins, L. D. Siebbeles, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 5182.
59. G. Dicker, M. P. de Haas, J. M. Warman, D. M. de Leeuw, L. D. A. Siebbeles, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 17818.
60. O. G. Reid, J. A. N. Malik, G. Latini, S. Dayal, N. Kopidakis, C. Silva, N. Stingelin, G. Rumbles, J. Polym. Sci. B Polym. Phys. 2012, 50, 27.
61. V. Mihailetchi, J. van Duren, P. Blom, J. Hummelen, R. Janssen, J. Kroon, M. Rispens, W. Verhees, M. Wienk, Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 43.
62. A. L. Ayzner, D. D. Wanger, C. J. Tassone, S. H. Tolbert, B. J. Schwartz, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 18711.
63. Y. He, H. Y. Chen, J. Hou, Y. Li, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1377.
64. G. Zhao, Y. He, Y. Li, Adv. Mater. 2010, 22, 4355.