Multifunctional luminescent down-shifting fluoropolymer coatings: A straightforward strategy to improve the UV-light harvesting ability and long-term outdoor stability of organic dye-sensitized solar cells

Advanced Energy Materials

Volumn 5, Issue 3, 2015, Pages

  Griffini, Gianmarco ^a   Bella, Federico ^b,c   Nisic, Filippo ^d   Dragonetti, Claudia ^d   Roberto, Dominique ^d   Levi, Marinella ^a   Bongiovanni, Roberta ^b   Turri, Stefano ^a  

^a POLITECNICO DI MILANO   (Italy)

^b POLITECNICO DI TORINO   (Italy)

^c ISTITUTO ITALIANO DI TECNOLOGIA   (Italy)

^d UNIVERSITY OF MILAN   (Italy)

Author keywords

coatings; dye sensitized solar cells; fluoropolymers; luminescent down shifting; photocrosslinking

Indexed keywords

COATINGS; CONVERSION EFFICIENCY; EFFICIENCY; EUROPIUM COMPOUNDS; FLUORINE CONTAINING POLYMERS; LIGHT; LUMINESCENCE; ORGANIC SOLAR CELLS; PHOTOVOLTAIC CELLS; STABILITY;

EFFICIENCY ENHANCEMENT; FLUOROPOLYMER COATING; LUMINESCENT DOWN SHIFTING; LUMINESCENT MATERIAL; MULTIFUNCTIONAL COATINGS; PHOTOCROSS-LINKING; POWER CONVERSION EFFICIENCIES; STRAIGHTFORWARD STRATEGY;

DYE-SENSITIZED SOLAR CELLS;

EID: 84922390996     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201401312     Document Type: Article

References (95)

1. a) B. O'Regan, M. Grätzel, Nature 1991, 353, 737
2. b) M. Grätzel, J. Photochem. Photobiol., C 2003, 4, 145.
3. a) P. Docampo, S. Guldin, T. Leijtens, N. K. Noel, U. Steiner, H. J. Snaith, Adv. Mater. 2014, 26, 4013
4. b) A. Hagfeldt, G. Boschloo, L. C. Sun, L. Kloo, H. Pettersson, Chem. Rev. 2010, 110, 6595.
5. H. F. Sun, T. T. Pan, G. Q. Hu, Y. W. Sun, D. T. Wang, X. X. Zhang, Prog. Chem. 2014, 26, 609.
6. D. Kuang, S. Uchida, R. Humphry-Baker, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 1923.
7. a) S. Mathew, A. Yella, P. Gao, R. Humphry-Baker, B. F. E. Curchod, N. Ashari-Astani, I. Tavernelli, U. Rothlisberger, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, Nat. Chem. 2014, 6, 242
8. b) S. Ahmad, E. Guillen, L. Kavan, M. Grätzel, M. K. Nazeeruddin, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 3439
9. c) P. Gao, H. N. Tsao, C. Yi, M. Grätzel, M. K. Nazeeruddin, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1301485.
10. a) K. J. Jiang, K. Manseki, Y. H. Yu, N. Masaki, J. B. Xia, L. M. Yang, Y. L. Song, S. Yanagida, New J. Chem. 2009, 33, 1973
11. b) C. J. Jiao, N. N. Zu, K. W. Huang, P. Wang, J. S. Wu, Org. Lett. 2011, 13, 3652
12. c) A. Mishra, M. K. R. Fischer, P. Bauerle, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 2474
13. d) K. Kakiage, Y. Aoyama, T. Yano, T. Otsuka, T. Kyomen, M. Unno, M. Hanaya, Chem. Commun. 2014, 50, 6379.
14. a) J. M. Ball, N. K. S. Davis, J. D. Wilkinson, J. Kirkpatrick, J. Teuscher, R. Gunning, H. L. Anderson, H. J. Snaith, RSC Adv. 2012, 2, 6846
15. b) A. Abate, M. Planells, D. J. Hollman, S. D. Stranks, A. Petrozza, A. R. S. Kandada, Y. Vaynzof, S. K. Pathak, N. Robertson, H. J. Snaith, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1400116.
16. a) T. Horiuchi, H. Miura, K. Sumioka, S. Uchida, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12218
17. b) S. Ito, H. Miura, S. Uchida, M. Takata, K. Sumioka, P. Liska, P. Comte, P. Pechy, M. Grätzel, Chem. Commun. 2008, 5194.
18. B. E. Hardin, E. T. Hoke, P. B. Armstrong, J. H. Yum, P. Comte, T. Torres, J. M. J. Fréchet, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, M. D. McGehee, Nat. Photonics 2009, 3, 406.
19. a) C. M. Lan, H. P. Wu, T. Y. Pan, C. W. Chang, W. S. Chao, C. T. Chen, C. L. Wang, C. Y. Lin, E. W. G. Diau, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6460
20. b) A. Yella, H. W. Lee, H. N. Tsao, C. Y. Yi, A. K. Chandiran, M. K. Nazeeruddin, E. W. G. Diau, C. Y. Yeh, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, Science 2011, 334, 629
21. c) H. P. Wu, Z. W. Ou, T. Y. Pan, C. M. Lan, W. K. Huang, H. W. Lee, N. M. Reddy, C. T. Chen, W. S. Chao, C. Y. Yeh, E. W. G. Diau, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9843
22. d) L. L. Li, E. W. G. Diau, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 291.
23. R. Y. Ogura, S. Nakane, M. Morooka, M. Orihashi, Y. Suzuki, K. Noda, Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 073308.
24. A. Ehret, L. Stuhl, M. T. Spitler, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 9960.
25. a) Y. Li, K. Pan, G. F. Wang, B. J. Jiang, C. G. Tian, W. Zhou, Y. Qu, S. Liu, L. Feng, H. G. Fu, Dalton Trans. 2013, 42, 7971
26. b) J. L. Wang, J. H. Wu, J. M. Lin, M. L. Huang, Y. F. Huang, Z. Lan, Y. M. Xiao, G. T. Yue, S. Yin, T. Sato, ChemSusChem 2012, 5, 1307
27. c) D. K. Yim, I. S. Cho, S. Lee, C. H. Kwak, D. H. Kim, J. K. Lee, K. S. Hong, J. Nanosci. Nanotechnol. 2011, 11, 8748
28. d) Q. B. Li, J. M. Lin, J. H. Wu, Z. Lan, J. L. Wang, Y. Wang, F. G. Peng, M. L. Huang, Y. M. Xiao, Chin. Sci. Bull. 2011, 56, 3114
29. e) C. K. Hong, H. S. Ko, E. M. Han, J. J. Yun, K. H. Park, Nanoscale Res. Lett. 2013, 8.
30. D. Xiong, W. Chen, Front. Optoelectron. 2012, 5, 371.
31. M. Durr, A. Bamedi, A. Yasuda, G. Nelles, Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 3397.
32. a) J. Usagawa, S. S. Pandey, S. Hayase, M. Kono, Y. Yamaguchi, Appl. Phys. Express 2009, 2
33. b) S. Q. Fan, B. Fang, H. Choi, S. Paik, C. Kim, B. S. Jeong, J. J. Kim, J. Ko, Electrochim. Acta 2010, 55, 4642
34. c) M. Yanagida, N. Onozawa-Komatsuzaki, M. Kurashige, K. Sayama, H. Sugihara, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2010, 94, 297.
35. Z. Hosseini, W. K. Huang, C. M. Tsai, T. M. Chen, N. Taghavinia, E. W. G. Diau, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 5397.
36. G. Mincuzzi, L. Vesce, M. Schulz-Ruthenberg, E. Gehlen, A. Reale, A. Di Carlo, T. M. Brown, Adv. Energy Mater. DOI: 10.1002/aenm.201400421.
37. E. Klampaftis, D. Ross, K. R. McIntosh, B. S. Richards, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2009, 93, 1182.
38. a) E. Klampaftis, B. S. Richards, Prog. Photovoltaics 2011, 19, 345
39. b) D. Ross, E. Klampaftis, J. Fritsche, M. Bauer, B. S. Richards, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2012, 103, 11.
40. a) B. S. Richards, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2006, 90, 1189
41. b) B. S. Richards, K. R. McIntosh, Prog. Photovoltaics 2007, 15, 27
42. c) D. Alonso-Álvarez, D. Ross, E. Klampaftis, K. R. McIntosh, S. Jia, P. Storiz, T. Stolz, B. S. Richards, Prog. Photovoltaics DOI: 10.1002/pip.2462
43. d) E. Klampaftis, D. Ross, S. Seyrling, A. N. Tiwari, B. S. Richards, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2012, 101, 62.
44. X. Sheng, C. J. Corcoran, J. W. He, L. Shen, S. Kim, J. Park, R. G. Nuzzo, J. A. Rogers, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 20434.
45. a) K. R. McIntosh, G. Lau, J. N. Cotsell, K. Hanton, D. L. Batzner, F. Bettiol, B. S. Richards, Prog. Photovoltaics 2009, 17, 191
46. b) T. Maruyama, Y. Shinyashiki, S. Osako, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 1998, 56, 1
47. c) C. K. Huang, Y. C. Chen, W. B. Hung, T. M. Chen, K. W. Sun, W. L. Chang, Prog. Photovoltaics 2013, 21, 1507.
48. a) M. N. Huang, Y. Y. Ma, F. Xiao, Q. Y. Zhang, Spectrochim. Acta, Part A 2014, 120, 55
49. b) M. N. Huang, Y. Y. Ma, X. Y. Huang, S. Ye, Q. Y. Zhang, Spectrochim. Acta, Part A 2013, 115, 767.
50. a) M. Zahedifar, Z. Chamanzadeh, S. M. H. Mashkani, J. Lumin. 2013, 135, 66
51. b) D. D. Wu, Y. Q. Ma, X. Zhang, S. B. Qian, G. H. Zheng, M. Z. Wu, G. Li, Z. Q. Sun, J. Rare Earths 2012, 30, 325
52. c) X. Y. Huang, J. X. Wang, D. C. Yu, S. Ye, Q. Y. Zhang, X. W. Sun, J. Appl. Phys. 2011, 109, 113526.
53. J. F. Liu, Q. H. Yao, Y. D. Li, Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 173119.
54. a) F. Bella, R. Bongiovanni, R. S. Kumar, M. A. Kulandainathan, A. M. Stephan, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 9033
55. b) A. Chiappone, F. Bella, J. R. Nair, G. Meligrana, R. Bongiovanni, C. Gerbaldi, ChemElectroChem 2014, 1, 1350.
56. c) G. Griffini, S. Turri, M. Levi, Polym. Bull. 2011, 66, 211.
57. a) S. K. Pathak, A. Abate, T. Leijtens, D. J. Hollman, J. l. Teuscher, L. Pazos, P. Docampo, U. Steiner, H. J. Snaith, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1301667
58. b) S. B. Hong, S. H. Park, J. H. Kim, S. Y. Lee, Y. S. Kwon, T. Park, P. H. Kang, S. C. Hong, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1400477.
59. a) L. Yao, J. H. He, Prog. Mater. Sci. 2014, 61, 94
60. b) R. M. Fillion, A. R. Riahi, A. Edrisy, Renewable Sustainable Energy Rev. 2014, 32, 797
61. c) W. L. Min, B. Jiang, P. Jiang, Adv. Mater. 2008, 20, 3914
62. d) S. F. Pellicori, C. L. Martinez, P. Hausgen, D. Wilt, Appl. Opt. 2014, 53, A339
63. e) S. H. Lee, K. S. Han, J. H. Shin, S. Y. Hwang, H. Lee, Prog. Photovoltaics 2013, 21, 1056
64. f) P. Siffalovic, M. Jergel, M. Benkovicova, A. Vojtko, V. Nadazdy, J. Ivanco, M. Bodik, M. Demydenko, E. Majkova, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2014, 125, 127.
65. a) G. Griffini, M. Levi, S. Turri, Prog. Org. Coat. 2014, 77, 528
66. b) G. Griffini, M. Levi, S. Turri, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2013, 118, 36.
67. a) S. Y. Heo, J. K. Koh, G. Kang, S. H. Ahn, W. S. Chi, K. Kim, J. H. Kim, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1300632
68. b) J. T. Park, J. H. Kim, D. Lee, Nanoscale 2014, 6, 7362.
69. F. Bella, A. Sacco, G. P. Salvador, S. Bianco, E. Tresso, C. F. Pirri, R. Bongiovanni, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 20421.
70. ASTM D5402-93, Standard practice for assessing the solvent resistance of organic coatings using solvent rubs, 1999.
71. a) R. S. Fontenot, W. A. Hollerman, K. N. Bhat, M. D. Aggarwal, J. Lumin. 2012, 132, 1812
72. b) R. S. Fontenot, K. N. Bhat, W. A. Hollerman, M. D. Aggarwal, K. M. Nguyen, CrystEngComm 2012, 14, 1382.
73. a) S. Morita, M. Ikegami, T. C. Wei, T. Miyasaka, ChemPhysChem 2014, 15, 1190
74. b) X. J. Chen, D. Xu, L. H. Qiu, S. C. Li, W. Zhang, F. Yan, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 8759.
75. a) A. Hilmi, T. A. Shoker, T. H. Ghaddar, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 8744
76. b) M. Afrooz, H. Dehghani, J. Power Sources 2014, 262, 140.
77. S. R. Raga, F. Fabregat-Santiago, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 2328.
78. a) J. Scheirs, Modern Fluoropolymers: High Performance Polymers for Diverse Applications John Wiley & Sons Ltd, Chichester, UK 1997
79. b) G. Hougham, P. E. Cassidy, K. Johns, T. Davidson, Fluoropolymers 2. Properties Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York 1999.
80. M. Giannouli, G. Syrrokostas, P. Yianoulis, Prog. Photovoltaics 2010, 18, 128.
81. ARPA Piemonte (Regional agency for environmental protection) website, http://www.arpa.piemonte.it/rischinaturali/tematismi/clima/rapporti-di-analisi/Eventi.html, (accessed June 2014).
82. N. Kayaman-Apohan, R. Demirci, M. Cakir, A. Gungor, Radiat. Phys. Chem. 2005, 73, 254.
83. a) W. C. Lin, C. H. Yang, T. L. Wang, Y. T. Shieh, W. J. Chen, eXPRESS Polym. Lett. 2012, 6, 2
84. b) L. J. Chen, Q. L. Tai, L. Song, W. Y. Xing, G. X. Jie, Y. Hu, eXPRESS Polym. Lett. 2010, 4, 539.
85. a) Y. T. Shieh, H. T. Chen, K. H. Liu, Y. K. Twu, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 1999, 37, 4126
86. b) I. Mita, in Aspects of Degradation and Stabilization of Polymers (Ed:, H. H. G. Jellinek,), Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam, The Netherlands 1978, Ch. 6.
87. a) A. Alaaeddine, F. Boschet, B. Ameduri, B. Boutevin, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2012, 50, 3303
88. b) G. Couture, B. Campagne, A. Alaaeddine, B. Ameduri, Polym. Chem. 2013, 4, 1960
89. c) G. Tillet, P. De Leonardis, A. Alaaeddine, M. Umeda, S. Mori, N. Shibata, S. M. Aly, D. Fortin, P. D. Harvey, B. Ameduri, Macromol. Chem. Phys. 2012, 213, 1559.
90. S. Wu, J. Colloid Interface Sci. 1979, 71, 605.
91. J. H. Yum, P. Walter, S. Huber, D. Rentsch, T. Geiger, F. Nuesch, F. De Angelis, M. Grätzel, M. K. Nazeeruddin, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10320.
92. T. Kitamura, K. Okada, H. Matsui, N. Tanabe, J. Sol. Energy Eng. 2010, 132.
93. B. Macht, M. Turrion, A. Barkschat, P. Salvador, K. Ellmer, H. Tributsch, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2002, 73, 163.
94. C. Chen, X. C. Yang, M. Cheng, F. G. Zhang, L. C. Sun, ChemSusChem 2013, 6, 1270.
95. G. Griffini, J. D. Douglas, C. Piliego, T. W. Holcombe, S. Turri, J. M. J. Fréchet, J. L. Mynar, Adv. Mater. 2011, 23, 1660.