Optimization of molecular organization and nanoscale morphology for high performance low bandgap polymer solar cells

Nanoscale

Volumn 6, Issue 8, 2014, Pages 3984-3994

  He, Ming ^a   Wang, Mengye ^a,b   Lin, Changjian ^b   Lin, Zhiqun ^a  

^a Georgia Institute of Technology   (United States)

^b XIAMEN UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ENERGY GAP; MORPHOLOGY; NANOTECHNOLOGY; SOLAR CELLS;

DEVICE ARCHITECTURES; EXCITON DISSOCIATION; HIGH PERFORMANCE POLYMER SOLAR CELLS; LOW BANDGAP POLYMERS; MOLECULAR ORGANIZATION; PHOTOVOLTAIC PERFORMANCE; POLYMER-BASED SOLAR CELLS; POWER CONVERSION EFFICIENCIES;

POLYMERS;

EID: 84897445015     PISSN: 20403364     EISSN: 20403372     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3nr06298h     Document Type: Review

References (137)

1. W. U. Huynh J. J. Dittmer A. P. Alivisatos Science 2002 295 2425
2. J. Y. Kim K. Lee N. E. Coates D. Moses T. Q. Nguyen M. Dante A. J. Heeger Science 2007 317 222
3. M. Graetzel R. A. J. Janssen D. B. Mitzi E. H. Sargent Nature 2012 488 304
4. C. J. Brabec N. S. Sariciftci J. C. Hummelen Adv. Funct. Mater. 2001 11 15
5. S. Gunes H. Neugebauer N. S. Sariciftci Chem. Rev. 2007 107 1324
6. Y. Y. Liang Z. Xu J. B. Xia S. T. Tsai Y. Wu G. Li C. Ray L. P. Yu Adv. Mater. 2010 22 E135
7. F. C. Krebs S. A. Gevorgyan J. Alstrup J. Mater. Chem. 2009 19 5442
8. G. Li V. Shrotriya J. S. Huang Y. Yao T. Moriarty K. Emery Y. Yang Nat. Mater. 2005 4 864
9. A. Marrocchi D. Lanari A. Facchetti L. Vaccaro Energy Environ. Sci. 2012 5 8457
10. M. He L. Zhao J. Wang W. Han Y. L. Yang F. Qiu Z. Q. Lin ACS Nano 2010 4 3241
11. M. He F. Qiu Z. Q. Lin J. Mater. Chem. 2011 21 17039
12. M. He J. Ge M. Fang F. Qiu Y. L. Yang Polymer 2010 51 2236
13. P. M. Allemand A. Koch F. Wudl Y. Rubin F. Diederich M. M. Alvarez S. J. Anz R. L. Whetten J. Am. Chem. Soc. 1991 113 1050
14. T. B. Singh N. Marjanovic G. J. Matt S. Gunes N. S. Sariciftci A. M. Ramil A. Andreev H. Sitter R. Schwodiauer S. Bauer Org. Electron. 2005 6 105
15. A. J. Moule L. L. Chang C. Thambidurai R. Vidu P. Stroeve J. Mater. Chem. 2012 22 2351
16. S. Nizamoglu X. W. Sun H. V. Demir Appl. Phys. Lett. 2010 97 263106
17. J. L. Birman N. Q. Huong J. Lumin. 2007 125 196
18. M. R. Narayan J. Singh J. Appl. Phys. 2013 114 073510
19. H. Y. Chen J. H. Hou S. Q. Zhang Y. Y. Liang G. W. Yang Y. Yang L. P. Yu Y. Wu G. Li Nat. Photonics 2009 3 649
20. G. Dennler M. C. Scharber C. J. Brabec Adv. Mater. 2009 21 1323
21. N. Blouin A. Michaud D. Gendron S. Wakim E. Blair R. Neagu-Plesu M. Belletete G. Durocher Y. Tao M. Leclerc J. Am. Chem. Soc. 2008 130 732
22. M. C. Scharber D. Wuhlbacher M. Koppe P. Denk C. Waldauf A. J. Heeger C. L. Brabec Adv. Mater. 2006 18 789
23. J. L. Li A. C. Grimsdale Chem. Soc. Rev. 2010 39 2399
24. L. Beverina G. A. Pagani Acc. Chem. Res. 2013 10.1021/ar4000967
25. J. W. Chen Y. Cao Acc. Chem. Res. 2009 42 1709
26. R. S. Kularatne H. D. Magurudeniya P. Sista M. C. Biewer M. C. Stefan J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2013 51 743
27. S. C. Rasmussen R. L. Schwiderski M. E. Mulholland Chem. Commun. 2011 47 11394
28. Y. F. Li Acc. Chem. Res. 2012 45 723
29. H. H. Chang C. E. Tsai Y. Y. Lai D. Y. Chiou S. L. Hsu C. S. Hsu Y. J. Cheng Macromolecules 2012 45 9282
30. Y. Y. Liang D. Q. Feng Y. Wu S. T. Tsai G. Li C. Ray L. P. Yu J. Am. Chem. Soc. 2009 131 7792
31. T. Y. Chu J. P. Lu S. Beaupre Y. G. Zhang J. R. Pouliot S. Wakim J. Y. Zhou M. Leclerc Z. Li J. F. Ding Y. Tao J. Am. Chem. Soc. 2011 133 4250
32. L. J. Huo J. H. Hou S. Q. Zhang H. Y. Chen Y. Yang Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 1500
33. H. X. Zhou L. Q. Yang S. C. Price K. J. Knight W. You Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 7992
34. A. Bhuwalka J. F. Mike M. He J. J. Intemann T. Nelson M. D. Ewan R. A. Roggers Z. Q. Lin M. Jeffries-El Macromolecules 2011 44 9611
35. H. X. Zhou L. Q. Yang A. C. Stuart S. C. Price S. B. Liu W. You Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 2995
36. J. H. Hou Z. A. Tan Y. Yan Y. J. He C. H. Yang Y. F. Li J. Am. Chem. Soc. 2006 128 4911
37. J. B. You L. T. Dou K. Yoshimura T. Kato K. Ohya T. Moriarty K. Emery C. C. Chen J. Gao G. Li Y. Yang Nat. Commun. 2013 4 1446
38. J. Nelson Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2002 6 87
39. N. S. Sariciftci D. Braun C. Zhang V. I. Srdanov A. J. Heeger G. Stucky F. Wudl Appl. Phys. Lett. 1993 62 585
40. G. Yu A. J. Heeger J. Appl. Phys. 1995 78 4510
41. P. W. M. Blom V. D. Mihailetchi L. J. A. Koster D. E. Markov Adv. Mater. 2007 19 1551
42. J. Jo S. I. Na S. S. Kim T. W. Lee Y. Chung S. J. Kang D. Vak D. Y. Kim Adv. Funct. Mater. 2009 19 2398
43. S. R. Cowan A. Roy A. J. Heeger Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010 82 245207
44. 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
45. P. M. Beaujuge J. M. J. Frechet J. Am. Chem. Soc. 2011 133 20009
46. M. O'Neill S. M. Kelly Adv. Mater. 2011 23 566
47. E. Cho C. Risko D. Kim R. Gysel N. C. Miller D. W. Breiby M. D. McGehee M. F. Toney R. J. Kline J. L. Bredas J. Am. Chem. Soc. 2012 134 6177
48. A. A. Herzing H. W. Ro C. L. Soles D. M. Delongchamp ACS Nano 2013 7 7937
49. M. C. Shih B. C. Huang C. C. Lin S. S. Li H. A. Chen Y. P. Chiu C. W. Chen Nano Lett. 2013 13 2387
50. W. Yin M. Dadmun ACS Nano 2011 5 4756
51. F. Liu Y. Gu X. B. Shen S. Ferdous H. W. Wang T. P. Russell Prog. Polym. Sci. 2013 38 1990
52. W. Chen M. P. Nikiforov S. B. Darling Energy Environ. Sci. 2012 5 8045
53. J. Rivnay S. C. B. Mannsfeld C. E. Miller A. Salleo M. F. Toney Chem. Rev. 2012 112 5488
54. B. J. de Gans S. Wiegand E. R. Zubarev S. I. Stupp J. Phys. Chem. B 2002 106 9730
55. T. Wang A. J. Pearson D. G. Lidzey R. A. L. Jones Adv. Funct. Mater. 2011 21 1383
56. D. A. Chen A. Nakahara D. G. Wei D. Nordlund T. P. Russell Nano Lett. 2011 11 561
57. M. S. Su C. Y. Kuo M. C. Yuan U. S. Jeng C. J. Su K. H. Wei Adv. Mater. 2011 23 3315
58. W. R. Wu U. S. Jeng C. J. Su K. H. Wei M. S. Su M. Y. Chiu C. Y. Chen W. B. Su C. H. Su A. C. Su ACS Nano 2011 5 6233
59. M. He W. Han J. Ge W. J. Yu Y. L. Yang F. Qiu Z. Q. Lin Nanoscale 2011 3 3159
60. G. Li V. Shrotriya Y. Yao Y. Yang J. Appl. Phys. 2005 98 043704
61. E. Verploegen R. Mondal C. J. Bettinger S. Sok M. F. Toney Z. A. Bao Adv. Funct. Mater. 2010 20 3519
62. G. Li Y. Yao H. Yang V. Shrotriya G. Yang Y. Yang Adv. Funct. Mater. 2007 17 1636
63. L. H. Nguyen H. Hoppe T. Erb S. Gunes G. Gobsch N. S. Sariciftci Adv. Funct. Mater. 2007 17 1071
64. F. Etzold I. A. Howard N. Forler D. M. Cho M. Meister H. Mangold J. Shu M. R. Hansen K. Mullen F. Laquai J. Am. Chem. Soc. 2012 134 10569
65. J. Jo A. Pron P. Berrouard W. L. Leong J. D. Yuen J. S. Moon M. Leclerc A. J. Heeger Adv. Energy Mater. 2012 2 1397
66. B. G. Kim E. J. Jeong J. W. Chung S. Seo B. Koo J. S. Kim Nat. Mater. 2013 12 659
67. J. F. Jheng Y. Y. Lai J. S. Wu Y. H. Chao C. L. Wang C. S. Hsu Adv. Mater. 2013 25 2445
68. B. C. Thompson J. M. J. Frechet Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 58
69. C. J. Brabec M. Heeney I. McCulloch J. Nelson Chem. Soc. Rev. 2011 40 1185
70. M. T. Dang L. Hirsch G. Wantz J. D. Wuest Chem. Rev. 2013 113 3734
71. F. Liu Y. Gu J. W. Jung W. H. Jo T. P. Russell J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2012 50 1018
72. J. Peet A. J. Heeger G. C. Bazan Acc. Chem. Res. 2009 42 1700
73. J. Ge M. He X. B. Yang Z. Ye X. F. Liu F. Qiu J. Mater. Chem. 2012 22 19213
74. H. J. Son B. Carsten I. H. Jung L. P. Yu Energy Environ. Sci. 2012 5 8158
75. R. J. Kline M. D. McGehee E. N. Kadnikova J. S. Liu J. M. J. Frechet M. F. Toney Macromolecules 2005 38 3312
76. A. Zen J. Pflaum S. Hirschmann W. Zhuang F. Jaiser U. Asawapirom J. P. Rabe U. Scherf D. Neher Adv. Funct. Mater. 2004 14 757
77. R. J. Kline M. D. McGehee E. N. Kadnikova J. S. Liu J. M. J. Frechet Adv. Mater. 2003 15 1519
78. R. Noriega J. Rivnay K. Vandewal F. P. V. Koch N. Stingelin P. Smith M. F. Toney A. Salleo Nat. Mater. 2013 12 1038
79. S. Y. Qu H. Tian Chem. Commun. 2012 48 3039
80. J. C. Bijleveld V. S. Gevaerts D. Di Nuzzo M. Turbiez S. G. J. Mathijssen D. M. de Leeuw M. M. Wienk R. A. J. Janssen Adv. Mater. 2010 22 E242
81. K. H. Hendriks G. H. L. Heintges V. S. Gevaerts M. M. Wienk R. A. J. Janssen Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 8341
82. W. W. Li K. H. Hendriks W. S. C. Roelofs Y. Kim M. M. Wienk R. A. J. Janssen Adv. Mater. 2013 25 3182
83. I. Osaka M. Saito H. Mori T. Koganezawa K. Takimiya Adv. Mater. 2012 24 425
84. I. Osaka R. Zhang G. Sauve D. M. Smilgies T. Kowalewski R. D. McCullough J. Am. Chem. Soc. 2009 131 2521
85. I. Osaka R. Zhang J. Y. Liu D. M. Smilgies T. Kowalewski R. D. McCullough Chem. Mater. 2010 22 4191
86. J. H. Hou M. H. Park S. Q. Zhang Y. Yao L. M. Chen J. H. Li Y. Yang Macromolecules 2008 41 6012
87. W. Y. Wong X. Z. Wang Z. He K. K. Chan A. B. Djurisic K. Y. Cheung C. T. Yip A. M. C. Ng Y. Y. Xi C. S. K. Mak W. K. Chan J. Am. Chem. Soc. 2007 129 14372
88. S. M. Zhang Y. L. Guo H. J. Fan Y. Liu H. Y. Chen G. W. Yang X. W. Zhan Y. Q. Liu Y. F. Li Y. Yang J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2009 47 5498
89. R. Rieger D. Beckmann A. Mavrinskiy M. Kastler K. Mullen Chem. Mater. 2010 22 5314
90. G. C. Welch R. C. Bakus S. J. Teat G. C. Bazan J. Am. Chem. Soc. 2013 135 2298
91. H. J. Son L. Y. Lu W. Chen T. Xu T. Y. Zheng B. Carsten J. Strzalka S. B. Darling L. X. Chen L. P. Yu Adv. Mater. 2013 25 838
92. S. Q. Zhang L. Ye Q. Wang Z. J. Li X. Guo L. J. Huo H. L. Fan J. H. Hou J. Phys. Chem. C 2013 117 9550
93. C. Piliego T. W. Holcombe J. D. Douglas C. H. Woo P. M. Beaujuge J. M. J. Frechet J. Am. Chem. Soc. 2010 132 7595
94. M. C. Scharber M. Koppe J. Gao F. Cordella M. A. Loi P. Denk M. Morana H. J. Egelhaaf K. Forberich G. Dennler R. Gaudiana D. Waller Z. G. Zhu X. B. Shi C. J. Brabec Adv. Mater. 2010 22 367
95. Y. Huang X. Guo F. Liu L. J. Huo Y. N. Chen T. P. Russell C. C. Han Y. F. Li J. H. Hou Adv. Mater. 2012 24 3383
96. S. W. Ko E. T. Hoke L. Pandey S. H. Hong R. Mondal C. Risko Y. P. Yi R. Noriega M. D. McGehee J. L. Bredas A. Salleo Z. A. Bao J. Am. Chem. Soc. 2012 134 5222
97. X. L. Feng V. Marcon W. Pisula M. R. Hansen J. Kirkpatrick F. Grozema D. Andrienko K. Kremer K. Mullen Nat. Mater. 2009 8 421
98. W. Pisula Z. Tomovic C. Simpson M. Kastler T. Pakula K. Mullen Chem. Mater. 2005 17 4296
99. G. Q. Ren P. T. Wu S. A. Jenekhe Chem. Mater. 2010 22 2020
100. P. T. Wu G. Q. Ren C. X. Li R. Mezzenga S. A. Jenekhe Macromolecules 2009 42 2317
101. E. R. Zubarev R. V. Talroze T. I. Yuranova N. A. Plate H. Finkelmann Macromolecules 1998 31 3566
102. E. J. Zhou C. He Z. Tan C. H. Yang Y. F. Li J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2006 44 4916
103. S. Miyanishi K. Tajima K. Hashimoto Macromolecules 2009 42 1610
104. J. G. Mei D. H. Kim A. L. Ayzner M. F. Toney Z. A. Bao J. Am. Chem. Soc. 2011 133 20130
105. Y. P. Zou W. P. Wu G. Y. Sang Y. Yang Y. Q. Liu Y. F. Li Macromolecules 2007 40 7231
106. J. Ge M. He F. Qiu Y. L. Yang Macromolecules 2010 43 6422
107. A. Gadisa W. D. Oosterbaan K. Vandewal J. C. Bolsee S. Bertho J. D'Haen L. Lutsen D. Vanderzande J. V. Manca Adv. Funct. Mater. 2009 19 3300
108. M. He W. Han J. Ge Y. L. Yang F. Qiu Z. Q. Lin Energy Environ. Sci. 2011 4 2894
109. C. H. Duan F. Huang Y. Cao J. Mater. Chem. 2012 22 10416
110. A. T. Yiu P. M. Beaujuge O. P. Lee C. H. Woo M. F. Toney J. M. J. Frechet J. Am. Chem. Soc. 2012 134 2180
111. I. Osaka T. Kakara N. Takemura T. Koganezawa K. Takimiya J. Am. Chem. Soc. 2013 135 8834
112. I. Osaka M. Saito T. Koganezawa K. Takimiya Adv. Mater. 2014 26 331
113. J. S. Lee S. K. Son S. Song H. Kim D. R. Lee K. Kim M. J. Ko D. H. Choi B. Kim J. H. Cho Chem. Mater. 2012 24 1316
114. R. Fitzner E. Mena-Osteritz A. Mishra G. Schulz E. Reinold M. Weil C. Korner H. Ziehlke C. Elschner K. Leo M. Riede M. Pfeiffer C. Uhrich P. Bauerle J. Am. Chem. Soc. 2012 134 11064
115. Y. Kobori R. Noji S. Tsuganezawa J. Phys. Chem. C 2013 117 1589
116. J. Y. Yuan Z. C. Zhai H. L. Dong J. Li Z. Q. Jiang Y. Y. Li W. L. Ma Adv. Funct. Mater. 2013 23 885
117. W. L. Ma C. Y. Yang X. Gong K. Lee A. J. Heeger Adv. Funct. Mater. 2005 15 1617
118. V. D. Mihailetchi H. X. Xie B. de Boer L. J. A. Koster P. W. M. Blom Adv. Funct. Mater. 2006 16 699
119. H. W. Tang G. H. Lu L. G. Li J. Li Y. Z. Wang X. N. Yang J. Mater. Chem. 2010 20 683
120. V. Shrotriya Y. Yao G. Li Y. Yang Appl. Phys. Lett. 2006 89 063505
121. 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
122. J. A. Bartelt Z. M. Beiley E. T. Hoke W. R. Mateker J. D. Douglas B. A. Collins J. R. Tumbleston K. R. Graham A. Amassian H. Ade J. M. J. Frechet M. F. Toney M. D. McGehee Adv. Energy Mater. 2013 3 364
123. L. T. Dou J. Gao E. Richard J. B. You C. C. Chen K. C. Cha Y. J. He G. Li Y. Yang J. Am. Chem. Soc. 2012 134 10071
124. S. P. Singh C. H. P. Kumar G. D. Sharma J. A. Mikroyannidis M. Singh R. Kurchania J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2012 50 1612
125. H. C. Liao C. S. Tsao Y. T. Shao S. Y. Chang Y. C. Huang C. M. Chuang T. H. Lin C. Y. Chen C. J. Su U. S. Jeng Y. F. Chen W. F. Su Energy Environ. Sci. 2013 6 1938
126. Y. Kim H. R. Yeom J. Y. Kim C. Yang Energy Environ. Sci. 2013 6 1909
127. D. H. Wang A. K. K. Kyaw J. R. Pouliot M. Leclerc A. J. Heeger Adv. Energy Mater. 2013 10.1002/aenm.201300835
128. B. R. Aich J. P. Lu S. Beaupre M. Leclerc Y. Tao Org. Electron. 2012 13 1736
129. S. Cho J. H. Seo S. H. Park S. Beaupre M. Leclerc A. J. Heeger Adv. Mater. 2010 22 1253
130. X. H. Lu H. Hlaing D. S. Germack J. Peet W. H. Jo D. Andrienko K. Kremer B. M. Ocko Nat. Commun. 2012 3 795
131. W. Chen T. Xu F. He W. Wang C. Wang J. Strzalka Y. Liu J. G. Wen D. J. Miller J. H. Chen K. L. Hong L. P. Yu S. B. Darling Nano Lett. 2011 11 3707
132. F. Liu W. Zhao J. R. Tumbleston C. Wang Y. Gu D. Wang A. L. Briseno H. Ade T. P. Russell Adv. Energy Mater. 2013 10.1002/aenm.201301377
133. M. J. Zhang Y. Gu X. Guo F. Liu S. Q. Zhang L. J. Huo T. P. Russell J. H. Hou Adv. Mater. 2013 25 4944
134. K. Schmidt C. J. Tassone J. R. Niskala A. T. Yiu O. P. Lee T. M. Weiss C. Wang J. M. J. Frechet P. M. Beaujuge M. F. Toney Adv. Mater. 2014 26 300
135. Z. C. He C. M. Zhong S. J. Su M. Xu H. B. Wu Y. Cao Nat. Photonics 2012 6 591
136. J. You C. C. Chen Z. Hong K. Yoshimura K. Ohya R. Xu S. Ye J. Gao G. Li Y. Yang Adv. Mater. 2013 25 3973
137. M. He F. Qiu Z. Q. Lin J. Phys. Chem. Lett. 2013 4 1788