Domain compositions and fullerene aggregation govern charge photogeneration in polymer/fullerene solar cells

Advanced Energy Materials

Volumn 4, Issue 11, 2014, Pages

  Kesava, Sameer Vajjala ^a   Fei, Zhuping ^b   Rimshaw, Adam D ^c   Wang, Cheng ^d   Hexemer, Alexander ^d   Asbury, John B ^c   Heeney, Martin ^b   Gomez, Enrique D ^a,c  

^a The Pennsylvania State University   (United States)

^b IMPERIAL COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^c PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

^d LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

charge recombination; morphology; organic photovoltaics; solar cells; ultrafast spectroscopy

Indexed keywords

FULLERENES; INFRARED SPECTROSCOPY; MICROSTRUCTURE; MIXTURES; MORPHOLOGY; POLARONS; SOLAR CELLS; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY;

CHARGE RECOMBINATIONS; ELECTRON DELOCALIZATION; ENERGY FILTERED TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; GRAZING-INCIDENCE X-RAY SCATTERING; ORGANIC PHOTOVOLTAICS; STRUCTURAL CHARACTERIZATION; ULTRA-FAST SPECTROSCOPIES; ULTRAFAST INFRARED SPECTROSCOPY;

POLYMERS;

EID: 84905750252     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201400116     Document Type: Article

References (74)

1. P. I. Shih, Y. H. Tseng, F. I. Wu, A. K. Dixit, C. F. Shu, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 1582.
2. M. M. Alam, S. A. Jenekhe, Macromol. Rapid Commun. 2006, 27, 2053.
3. J. Chappell, D. G. Lidzey, P. C. Jukes, A. M. Higgins, R. L. Thompson, S. O'Connor, I. Grizzi, R. Fletcher, J. O'Brien, M. Geoghegan, R. A. L. Jones, Nat. Mater. 2003, 2, 616.
4. D. K. Hwang, C. Fuentes-Hernandez, J. Kim, W. J. Potscavage, S. J. Kim, B. Kippelen, Adv. Mater. 2011, 23, 1293.
5. J. Smith, R. Hamilton, I. McCulloch, N. Stingelin-Stutzmann, M. Heeney, D. D. C. Bradley, T. D. Anthopoulos, J. Mater. Chem. 2010, 20, 2562.
6. J. Kang, N. Shin, D. Y. Jang, V. M. Prabhu, D. Y. Yoon, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12273.
7. G. Yu, A. J. Heeger, J. Appl. Phys. 1995, 78, 4510.
8. S. E. Shaheen, D. S. Ginley, G. E. Jabbour, MRS Bull. 2005, 30, 10.
9. M. Rubinstein, R. H. Colby, Polymer Physics, Oxford University Press, New York 2003.
10. D. R. Kozub, K. Vakhshouri, L. M. Orme, C. Wang, A. Hexemer, E. D. Gomez, Macromolecules 2011, 44, 5722.
11. A. C. Mayer, M. F. Toney, S. R. Scully, J. Rivnay, C. J. Brabec, M. Scharber, M. Koppe, M. Heeney, I. McCulloch, M. D. McGehee, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1173.
12. C. Guo, D. R. Kozub, S. V. Kesava, C. Wang, A. Hexemer, E. D. Gomez, ACS Macro Lett. 2013, 2, 185.
13. T. M. Clarke, A. M. Ballantyne, S. Tierney, M. Heeney, W. Duffy, I. McCulloch, J. Nelson, J. R. Durrant, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 8068.
14. D. Veldman, O. Ipek, S. C. J. Meskers, J. Sweelssen, M. M. Koetse, S. C. Veenstra, J. M. Kroon, S. S. van Bavel, J. Loos, R. A. J. Janssen, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7721.
15. K. Vakhshouri, D. R. Kozub, C. Wang, A. Salleo, E. D. Gomez, Phys. Rev. Lett. 2012, 108, 026601.
16. N. D. Treat, A. Varotto, C. J. Takacs, N. Batara, M. Al-Hashimi, M. J. Heeney, A. J. Heeger, F. Wudl, C. J. Hawker, M. L. Chabinyc, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 15869.
17. 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. Fréchet, M. F. Toney, M. D. McGehee, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 364.
18. K. Vandewal, S. Himmelberger, A. Salleo, Macromolecules 2013, 46, 6379.
19. S. Shoaee, S. Subramaniyan, H. Xin, C. Keiderling, P. S. Tuladhar, F. Jamieson, S. A. Jenekhe, J. R. Durrant, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 3286.
20. B. A. Collins, E. Gann, L. Guignard, X. He, C. R. McNeill, H. Ade, J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 3160.
21. O. Wodo, J. D. Roehling, A. J. Moule, B. Ganapathysubramanian, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 3060.
22. D. R. Kozub, K. Vakhshouri, S. V. Kesava, C. Wang, A. Hexemer, E. D. Gomez, Chem. Commun. 2012, 48, 5859.
23. Z. Fei, J. S. Kim, J. Smith, E. B. Domingo, T. D. Anthopoulos, N. Stingelin, S. E. Watkins, J.-S. Kim, M. Heeney, J. Mater. Chem. 2011, 21, 16257.
24. G. Ren, C. W. Schlenker, E. Ahmed, S. Subramaniyan, S. Olthof, A. Kahn, D. S. Ginger, S. A. Jenekhe, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 1238.
25. E. T. Hoke, K. Vandewal, J. A. Bartelt, W. R. Mateker, J. D. Douglas, R. Noriega, K. R. Graham, J. M. J. Fréchet, A. Salleo, M. D. McGehee, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 220.
26. W. Ma, C. Yang, X. Gong, K. Lee, A. J. Heeger, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1617.
27. D. A. Chen, A. Nakahara, D. G. Wei, D. Nordlund, T. P. Russell, Nano Lett. 2011, 11, 561.
28. Y. He, G. Zhao, B. Peng, Y. Li, Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 3383.
29. S. Swaraj, C. Wang, T. Araki, G. Mitchell, L. Liu, S. Gaynor, B. Deshmukh, H. Yan, C. R. McNeill, H. Ade, Eur. Phys. J. 2009, 167, 121.
30. H. P. Yan, B. A. Collins, E. Gann, C. Wang, H. Ade, C. R. McNeill, ACS Nano 2012, 6, 677.
31. J. M. Virgili, Y. F. Tao, J. B. Kortright, N. P. Balsara, R. A. Segalman, Macromolecules 2007, 40, 2092.
32. C. Wang, D. H. Lee, A. Hexemer, M. I. Kim, W. Zhao, H. Hasegawa, H. Ade, T. P. Russell, Nano Lett. 2011, 11, 3906.
33. C. Guo, Y.-H. Lin, M. D. Witman, K. A. Smith, C. Wang, A. Hexemer, J. Strzalka, E. D. Gomez, R. Verduzco, Nano Lett. 2013, 13, 2957.
34. K. Vakhshouri, S. V. Kesava, D. R. Kozub, E. D. Gomez, Mater. Lett. 2013, 90, 97.
35. B. A. Collins, J. R. Tumbleston, H. Ade, J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 3135.
36. 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.
37. M. Y. Chiu, U. S. Jeng, C. H. Su, K. S. Liang, K. H. Wei, Adv. Mater. 2008, 20, 2573.
38. H. C. Liao, C. S. Tsao, T. H. Lin, C. M. Chuang, C. Y. Chen, U. S. Jeng, C. H. Su, Y. F. Chen, W. F. Su, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 13064.
39. J. W. Kiel, A. P. R. Eberle, M. E. Mackay, Phys. Rev. Lett. 2010, 105.
40. W. Yin, M. Dadmun, ACS Nano 2011, 5, 4756.
41. J. S. Pedersen, Adv. Colloid Interface Sci. 1997, 70, 171.
42. B. A. Collins, Z. Li, J. R. Tumbleston, E. Gann, C. R. McNeill, H. Ade, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 65.
43. O. Glatter, O. Kratky, Small angle x-ray scattering, Academic Press, London; New York 1982.
44. A. A. Lefebvre, J. H. Lee, H. S. Jeon, N. P. Balsara, B. Hammouda, J. Chem. Phys. 1999, 111, 6082.
45. R. F. Egerton, Electron energy-loss spectroscopy in the electron microscope, Plenum Press, New York 1996.
46. A. Haugeneder, M. Neges, C. Kallinger, W. Spirkl, U. Lemmer, J. Feldmann, U. Scherf, E. Harth, A. Gugel, K. Mullen, Phys. Rev. B 1999, 59, 15346.
47. P. K. Watkins, A. B. Walker, G. L. B. Verschoor, Nano Lett. 2005, 5, 1814.
48. X. M. Jiang, R. Osterbacka, O. Korovyanko, C. P. An, B. Horovitz, R. A. J. Janssen, Z. V. Vardeny, Adv. Funct. Mater. 2002, 12, 587.
49. G. J. Denton, N. Tessler, M. A. Stevens, R. H. Friend, Synth. Met. 1999, 102, 1008.
50. M. A. Stevens, C. Silva, D. M. Russell, R. H. Friend, Phys. Rev. B 2001, 63.
51. I. W. Hwang, C. Soci, D. Moses, Z. G. Zhu, D. Waller, R. Gaudiana, C. J. Brabec, A. J. Heeger, Adv. Mater. 2007, 19, 2307.
52. T. M. Clarke, J. R. Durrant, Chem. Rev. 2010, 110, 6736.
53. Q. H. Xu, D. Moses, A. J. Heeger, Phys. Rev. B 2003, 68.
54. I. A. Howard, J. M. Hodgkiss, X. P. Zhang, K. R. Kirov, H. A. Bronstein, C. K. Williams, R. H. Friend, S. Westenhoff, N. C. Greenham, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 328.
55. Q. H. Xu, D. Moses, A. J. Heeger, Phys. Rev. B 2003, 68, 174303.
56. C. X. Sheng, M. Tong, S. Singh, Z. V. Vardeny, Phys. Rev. B 2007, 75.
57. R. D. Pensack, K. M. Banyas, J. B. Asbury, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 5344.
58. M. Lenes, F. B. Kooistra, J. C. Hummelen, I. Van Severen, L. Lutsen, D. Vanderzande, T. J. Cleij, P. W. M. Blom, J. Appl. Phys. 2008, 104, 114517.
59. S. Vajjala Kesava, R. Dhanker, D. R. Kozub, K. Vakhshouri, U. H. Choi, R. H. Colby, C. Wang, A. Hexemer, N. C. Giebink, E. D. Gomez, Chem. Mater. 2013, 25, 2812.
60. K. M. Noone, S. Subramaniyan, Q. F. Zhang, G. Z. Cao, S. A. Jenekhe, D. S. Ginger, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 24403.
61. R. D. Pensack, C. Guo, K. Vakhshouri, E. D. Gomez, J. B. Asbury, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 4824.
62. D. H. K. Murthy, M. Gao, M. J. W. Vermeulen, L. D. A. Siebbeles, T. J. Savenije, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 9214.
63. J. Lee, K. Vandewal, S. R. Yost, M. E. Bahlke, L. Goris, M. A. Baldo, J. V. Manca, T. Van Voorhis, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11878.
64. W. J. Grzegorczyk, T. J. Savenije, T. E. Dykstra, J. Piris, J. M. Schins, L. D. A. Siebbeles, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 5182.
65. S. H. Chen, J. Rouch, F. Sciortino, P. Tartaglia, J. Phys. -Condensed Matter 1994, 6, 10855.
66. P. S. Clarke, J. W. Orton, A. J. Guest, Phys. Rev. B 1978, 18, 1813.
67. X. Y. Meng, Q. Xu, W. Q. Zhang, Z. A. Tan, Y. F. Li, Z. X. Zhang, L. Jiang, C. Y. Shu, C. R. Wang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 5966.
68. K. H. Kim, H. Kang, H. J. Kim, P. S. Kim, S. C. Yoon, B. J. Kim, Chem. Mater. 2012, 24, 2373.
69. J. Y. Kim, D. Frisbie, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 17726.
70. A. C. Stuart, J. R. Tumbleston, H. X. Zhou, W. T. Li, S. B. Liu, H. Ade, W. You, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1806.
71. E. Gann, A. T. Young, B. A. Collins, H. Yan, J. Nasiatka, H. A. Padmore, H. Ade, A. Hexemer, C. Wang, Rev. Sci. Instrum. 2012, 83, 045110.
72. Z. Jiang, X. Li, J. Strzalka, M. Sprung, T. Sun, A. R. Sandy, S. Narayanan, D. R. Lee, J. Wang, J. Synchrotron Rad. 2012, 19, 627.
73. L. W. Barbour, M. Hegadorn, J. B. Asbury, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15884.
74. R. D. Pensack, K. M. Banyas, J. B. Asbury, Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 14144.