Structure and disorder in squaraine-C60 organic solar cells: A theoretical description of molecular packing and electronic coupling at the donor-acceptor interface

Advanced Functional Materials

Volumn 24, Issue 24, 2014, Pages 3790-3798

  Fu, Yao Tsung ^a   Da Silva Filho, Demetrio A ^a,b   Sini, Gjergji ^a,c   Asiri, Abdullah M ^d   Aziz, Saadullah Gary ^d   Risko, Chad ^a   Brédas, Jean Luc ^a,d  

^a GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^b UNIVERSITY OF BRASILIA   (Brazil)

^c UNIVERSITÉ DE CERGY PONTOISE   (France)

^d KING ABDULAZIZ UNIVERSITY   (Saudi Arabia)

Author keywords

donor acceptor interfaces; intermolecular dynamics; intermolecular electronic couplings; molecular packing; organic solar cells

Indexed keywords

COUPLINGS; MOLECULAR DYNAMICS; QUANTUM THEORY;

DONOR-ACCEPTOR INTERFACES; ELECTRONIC COUPLING; INTERMOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR PACKINGS; ORGANIC SOLAR CELL;

SOLAR CELLS;

EID: 84903124512     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201303941     Document Type: Article

References (55)

1. B. Kippelen, J. L. Bredas, Energy Environ. Sci. 2009, 2, 251.
2. G. Li, R. Zhu, Y. Yang, Nat. Photon. 2012, 6, 153.
3. M. A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, W. Warta, E. D. Dunlop, Prog. Photovolt.: Res. Appl. 2012, 20, 606.
4. T. Ameri, P. Khoram, J. Min, C. J. Brabec, Adv. Mater. 2013, 25, 4245.
5. S. B. Darling, F. You, RSC Adv. 2013, 3, 17633.
6. S. R. Forrest, Nature 2004, 428, 911.
7. M. A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, W. Warta, E. D. Dunlop, Prog. Photovolt.: Res. Appl. 2012, 20, 12.
8. Press release: Heliatek GmbH. January 16, 2013.
9. C. J. Brabec, J. R. Durrant, MRS Bull. 2008, 33, 670.
10. M. Helgesen, R. Sondergaard, F. C. Krebs, J. Mater. Chem. 2010, 20, 36.
11. F. C. Krebs, Sol. Energ. Mat. Sol. C. 2009, 93, 394.
12. G. Li, V. Shrotriya, J. Huang, Y. Yao, T. Moriarty, K. Emery, Y. Yang, Nat. Mater. 2005, 4, 864.
13. X. Yang, J. Loos, S. C. Veenstra, W. J. H. Verhees, M. M. Wienk, J. M. Kroon, M. A. J. Michels, R. A. J. Janssen, Nano Lett. 2005, 5, 579.
14. Y. Kim, S. Cook, S. M. Tuladhar, S. A. Choulis, J. Nelson, J. R. Durrant, D. D. C. Bradley, M. Giles, I. McCulloch, C.-S. Ha, M. Ree, Nat. Mater. 2006, 5, 197.
15. G. Li, Y. Yao, H. Yang, V. Shrotriya, G. Yang, Y. Yang, Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 1636.
16. J. Peet, J. Y. Kim, N. E. Coates, W. L. Ma, D. Moses, A. J. Heeger, G. C. Bazan, Nat. Mater. 2007, 6, 497.
17. J. T. Rogers, K. Schmidt, M. F. Toney, E. J. Kramer, G. C. Bazan, Adv. Mater. 2011, 23, 2284.
18. B. E. Lassiter, J. D. Zimmerman, A. Panda, X. Xiao, S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett. 2012, 101, 063303
19. S. D. Spencer, C. Bougher, P. J. Heaphy, V. M. Murcia, C. P. Gallivan, A. Monfette, J. D. Andersen, J. A. Cody, B. R. Conrad, C. J. Collison, Sol. Energ. Mat. Sol. C. 2013, 112, 202.
20. Y. Zhou, C. Fuentes-Hernandez, J. Shim, J. Meyer, A. J. Giordano, H. Li, P. Winget, T. Papadopoulos, H. Cheun, J. Kim, M. Fenoll, A. Dindar, W. Haske, E. Najafabadi, T. M. Khan, H. Sojoudi, S. Barlow, S. Graham, J.-L. Brédas, S. R. Marder, A. Kahn, B. Kippelen, Science 2012, 336, 327.
21. N. N. Wang, J. D. Zimmerman, X. R. Tong, X. Xiao, J. S. Yu, S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett. 2012, 101, 133901.
22. S. Y. Wang, L. Hall, V. V. Diev, R. Haiges, G. D. Wei, X. Xiao, P. I. Djurovich, S. R. Forrest, M. E. Thompson, Chem. Mater. 2011, 23, 4789.
23. J. D. Zimmerman, X. Xiao, C. K. Renshaw, S. Y. Wang, V. V. Diev, M. E. Thompson, S. R. Forrest, Nano Lett. 2012, 12, 4366.
24. D. Bagnis, L. Beverina, H. Huang, F. Silvestri, Y. Yao, H. Yan, G. A. Pagani, T. J. Marks, A. Facchetti, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4074.
25. L. Beverina, M. Crippa, M. Landenna, R. Ruffo, P. Salice, F. Silvestri, S. Versari, A. Villa, L. Ciaffoni, E. Collini, C. Ferrante, S. Bradamante, C. M. Mari, R. Bozio, G. A. Pagani, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1894.
26. U. Mayerhöffer, K. Deing, K. Gruß, H. Braunschweig, K. Meerholz, F. Würthner, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 8776.
27. G. D. Wei, X. Xiao, S. Y. Wang, K. Sun, K. J. Bergemann, M. E. Thompson, S. R. Forrest, ACS Nano 2012, 6, 972.
28. J. D. Zimmerman, B. E. Lassiter, X. Xiao, K. Sun, A. Dolocan, R. Gearba, D. A. Vanden Bout, K. J. Stevenson, P. Wickramasinghe, M. E. Thompson, S. R. Forrest, ACS Nano 2013, 7, 9268.
29. N. C. Giebink, G. P. Wiederrecht, M. R. Wasielewski, S. R. Forrest, Phys. Rev. B 2010, 82, 155305.
30. N. C. Giebink, B. E. Lassiter, G. P. Wiederrecht, M. R. Wasielewski, S. R. Forrest, Phys. Rev. B 2010, 82, 155306.
31. K. C. Deing, U. Mayerhoffer, F. Wurthner, K. Meerholz, Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 8328.
32. H. Yamagata, J. Norton, E. Hontz, Y. Olivier, D. Beljonne, J. L. Bredas, R. J. Silbey, F. C. Spano, J. Chem. Phys. 2011, 134, 204703.
33. T. M. Clarke, J. R. Durrant, Chem. Rev. 2010, 110, 6736.
34. M. Linares, D. Beljonne, J. Cornil, K. Lancaster, J. L. Bredas, S. Verlaak, A. Mityashin, P. Heremans, A. Fuchs, C. Lennartz, J. Ide, R. Mereau, P. Aurel, L. Ducasse, F. Castet, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3215.
35. T. Liu, D. L. Cheung, A. Troisi, Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 2 1461.
36. D. P. McMahon, D. L. Cheung, A. Troisi, J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2737.
37. A. Ojala, A. Petersen, A. Fuchs, R. Lovrincic, C. Pölking, J. Trollmann, J. Hwang, C. Lennartz, H. Reichelt, H. W. Höffken, A. Pucci, P. Erk, T. Kirchartz, F. Würthner, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 86.
38. S. Verlaak, D. Beljonne, D. Cheyns, C. Rolin, M. Linares, F. Castet, J. Cornil, P. Heremans, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 3809.
39. Y. Yi, V. Coropceanu, J. L. Bredas, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15777.
40. Y. Yi, V. Coropceanu, J. L. Bredas, J. Mater. Chem. 2011, 21, 1479.
41. B. A. Collins, J. E. Cochran, H. Yan, E. Gann, C. Hub, R. Fink, C. Wang, T. Schuettfort, C. R. McNeill, M. L. Chabinyc, H. Ade, Nat. Mater. 2012, 11, 536.
42. Y. T. Fu, C. Risko, J. L. Bredas, Adv. Mater. 2013, 25, 878.
43. L. Muccioli, G. D'Avino, C. Zannoni, Adv. Mater. 2011, 23, 4532.
44. R. A. Cantrell, C. James, P. Clancy, Langmuir 2011, 27, 9944.
45. N. R. Tummala, S. Mehraeen, Y.-T. Fu, C. Risko, J.-L. Brédas, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 5800.
46. M. R. Wilson, J. Mol. Liq. 1996, 68, 23.
47. C. McBride, C. Vega, L. G. MacDowell, Phys. Rev. E 2001, 64, 011703.
48. B. P. Rand, D. Cheyns, K. Vasseur, N. C. Giebink, S. Mothy, Y. P. Yi, V. Coropceanu, D. Beljonne, J. Cornil, J. L. Bredas, J. Genoe, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 2987.
49. S. Plimpton, J. Comput. Phys. 1995, 117, 1.
50. W. L. Jorgensen, J. Tirado-Rives, J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1657.
51. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, T. Keith, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E. Knox, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, O. Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, D. J. Fox, Gaussian Inc., Wallingford, CT 2010.
52. T. Kawatsu, V. Coropceanu, A. J. Ye, J. L. Bredas, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 3429.
53. J. Ridley, M. Zerner, Theoret. Chim. Acta 1973, 32, 111.
54. N. Mataga, K. Nishimoto, Z. Phys. Chem. 1957, 12, 335.
55. N. Mataga, K. Nishimoto, Z. Phys. Chem. 1957, 13, 140.