Determining the role of polymer molecular weight for high-performance all-polymer solar cells: Its effect on polymer aggregation and phase separation

Journal of the American Chemical Society

Volumn 137, Issue 6, 2015, Pages 2359-2365

  Kang, Hyunbum ^a   Uddin, Mohammad Afsar ^b   Lee, Changyeon ^a   Kim, Ki Hyun ^a   Nguyen, Thanh Luan ^b   Lee, Wonho ^a   Li, Yuxiang ^b   Wang, Cheng ^c   Woo, Han Young ^b   Kim, Bumjoon J ^a  

^a Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)   (South Korea)

^b Pusan National University   (South Korea)

^c LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOMECHANICS; HETEROJUNCTIONS; MECHANICAL PROPERTIES; MOLECULAR WEIGHT; ORGANIC POLYMERS; PHASE SEPARATION; PHOTOVOLTAIC EFFECTS; SOLAR CELLS; SOLAR POWER GENERATION; SOLUBILITY; X RAY SCATTERING;

AGGREGATION BEHAVIOR; ALL-POLYMER SOLAR CELLS; BULK HETEROJUNCTION; NUMBER AVERAGE MOLECULAR WEIGHT; PHOTOVOLTAIC PROPERTY; POLYMER AGGREGATIONS; POLYMER MOLECULAR WEIGHT; POWER CONVERSION EFFICIENCIES;

CONJUGATED POLYMERS;

POLYMER; POLY[[2,5 BIS(2 HEXYLDECYLOXY)PHENYLENE] ALT [5,6 DIFLUORO 4,7 DI(THIOPHEN 2 YL)BENZO[C][1,2,5]THIAZDIAZOLE]]; POLY[[N,N'' BIS(2 OCTYLDODECYL) NAPHTHALENE 1,4,5,8 BIS(DICARBOXIMIDE) 2,6 DIYL] ALT 5,5' (2,2' DITHIOPHENE)]; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; ELECTRON; ELECTRON TRANSPORT; ENERGY; MOLECULAR WEIGHT; PHASE SEPARATION; RADIATION SCATTERING; SHORT CIRCUIT CURRENT;

EID: 84923247206     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja5123182     Document Type: Article

References (56)

1. Facchetti, A. Mater. Today 2013, 16, 123-132
2. Earmme, T.; Hwang, Y.-J.; Murari, N. M.; Subramaniyan, S.; Jenekhe, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 14960-14963
3. Mori, D.; Benten, H.; Okada, I.; Ohkita, H.; Ito, S. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2939-2943
4. Zhou, E.; Cong, J.; Hashimoto, K.; Tajima, K. Adv. Mater. 2013, 25, 6991-6996
5. Li, W.; Roelofs, W. S. C.; Turbiez, M.; Wienk, M. M.; Janssen, R. A. J. Adv. Mater. 2014, 26, 3304-3309
6. Zhou, N.; Lin, H.; Lou, S. J.; Yu, X.; Guo, P.; Manley, E. F.; Loser, S.; Hartnett, P.; Huang, H.; Wasielewski, M. R.; Chen, L. X.; Chang, R. P. H.; Facchetti, A.; Marks, T. J. Adv. Energy Mater. 2014, 10.1002/aenm.201300785
7. Zhou, Y.; Kurosawa, T.; Ma, W.; Guo, Y.; Fang, L.; Vandewal, K.; Diao, Y.; Wang, C.; Yan, Q.; Reinspach, J.; Mei, J.; Appleton, A. L.; Koleilat, G. I.; Gao, Y.; Mannsfeld, S. C. B.; Salleo, A.; Ade, H.; Zhao, D.; Bao, Z. Adv. Mater. 2014, 26, 3767-3772
8. Jung, I. H.; Lo, W.-Y.; Jang, J.; Chen, W.; Zhao, D.; Landry, E. S.; Lu, L.; Talapin, D. V.; Yu, L. Chem. Mater. 2014, 26, 3450-3459
9. Kang, H.; Kim, K.-H.; Choi, J.; Lee, C.; Kim, B. J. ACS Macro Lett. 2014, 3, 1009-1014
10. Mu, C.; Liu, P.; Ma, W.; Jiang, K.; Zhao, J.; Zhang, K.; Chen, Z.; Wei, Z.; Yi, Y.; Wang, J.; Yang, S.; Huang, F.; Facchetti, A.; Ade, H.; Yan, H. Adv. Mater. 2014, 26, 7224-7230
11. Earmme, T.; Hwang, Y.-J.; Subramaniyan, S.; Jenekhe, S. A. Adv. Mater. 2014, 26, 6080-6085
12. Holcombe, T. W.; Woo, C. H.; Kavulak, D. F. J.; Thompson, B. C.; Fréchet, J. M. J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14160-14161
13. Lin, Y.; Zhan, X. Mater. Horiz. 2014, 1, 470-488
14. Zhou, E.; Cong, J.; Wei, Q.; Tajima, K.; Yang, C.; Hashimoto, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 2799-2803
15. Schubert, M.; Collins, B. A.; Mangold, H.; Howard, I. A.; Schindler, W.; Vandewal, K.; Roland, S.; Behrends, J.; Kraffert, F.; Steyrleuthner, R.; Chen, Z.; Fostiropoulos, K.; Bittl, R.; Salleo, A.; Facchetti, A.; Laquai, F.; Ade, H. W.; Neher, D. Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 4068-4081
16. Schubert, M.; Dolfen, D.; Frisch, J.; Roland, S.; Steyrleuthner, R.; Stiller, B.; Chen, Z.; Scherf, U.; Koch, N.; Facchetti, A.; Neher, D. Adv. Energy Mater. 2012, 2, 369-380
17. Liu, X.; Huettner, S.; Rong, Z.; Sommer, M.; Friend, R. H. Adv. Mater. 2012, 24, 669-674
18. Veenstra, S. C.; Loos, J.; Kroon, J. M. Prog. Photovolt.: Res. Appl. 2007, 15, 727-740
19. Hwang, Y.-J.; Earmme, T.; Subramaniyan, S.; Jenekhe, S. A. Chem. Commun. 2014, 50, 10801-10804
20. Kline, R. J.; McGehee, M. D.; Kadnikova, E. N.; Liu, J.; Fréchet, J. M. J.; Toney, M. F. Macromolecules 2005, 38, 3312-3319
21. Goh, C.; Kline, R. J.; McGehee, M. D.; Kadnikova, E. N.; Frechet, J. M. J. Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 122110
22. Schilinsky, P.; Asawapirom, U.; Scherf, U.; Biele, M.; Brabec, C. J. Chem. Mater. 2005, 17, 2175-2180
23. Cho, S.; Seo, J. H.; Park, S. H.; Beaupré, S.; Leclerc, M.; Heeger, A. J. Adv. Mater. 2010, 22, 1253-1257
24. Müller, C.; Wang, E.; Andersson, L. M.; Tvingstedt, K.; Zhou, Y.; Andersson, M. R.; Inganäs, O. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 2124-2131
25. Chu, T.-Y.; Lu, J.; Beaupré, S.; Zhang, Y.; Pouliot, J.-R.; Zhou, J.; Najari, A.; Leclerc, M.; Tao, Y. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 2345-2351
26. Lee, H. K. H.; Li, Z.; Constantinou, I.; So, F.; Tsang, S. W.; So, S. K. Adv. Energy Mater. 2014, 10.1002/aenm.201400768
27. Intemann, J. J.; Yao, K.; Yip, H.-L.; Xu, Y.-X.; Li, Y.-X.; Liang, P.-W.; Ding, F.-Z.; Li, X.; Jen, A. K. Y. Chem. Mater. 2013, 25, 3188-3195
28. Liu, C.; Wang, K.; Hu, X.; Yang, Y.; Hsu, C.-H.; Zhang, W.; Xiao, S.; Gong, X.; Cao, Y. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 12163-12167
29. Mori, D.; Benten, H.; Ohkita, H.; Ito, S.; Miyake, K. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 3325-3329
30. Nguyen, T. L.; Choi, H.; Ko, S. J.; Uddin, M. A.; Walker, B.; Yum, S.; Jeong, J. E.; Yun, M. H.; Shin, T. J.; Hwang, S.; Kim, J. Y.; Woo, H. Y. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3040-3051
31. Yan, H.; Chen, Z.; Zheng, Y.; Newman, C.; Quinn, J. R.; Dotz, F.; Kastler, M.; Facchetti, A. Nature 2009, 457, 679-686
32. Steyrleuthner, R.; Schubert, M.; Jaiser, F.; Blakesley, J. C.; Chen, Z.; Facchetti, A.; Neher, D. Adv. Mater. 2010, 22, 2799-2803
33. Mori, D.; Benten, H.; Okada, I.; Ohkita, H.; Ito, S. Adv. Energy Mater. 2014, 10.1002/aenm.201301006
34. Chen, M. S.; Niskala, J. R.; Unruh, D. A.; Chu, C. K.; Lee, O. P.; Fréchet, J. M. J. Chem. Mater. 2013, 25, 4088-4096
35. Rivnay, J.; Mannsfeld, S. C. B.; Miller, C. E.; Salleo, A.; Toney, M. F. Chem. Rev. 2012, 112, 5488-5519
36. Kim, K.-H.; Park, S.; Yu, H.; Kang, H.; Song, I. H.; Oh, J. H.; Kim, B. J. Chem. Mater. 2014, 26, 6963-6970
37. Osaka, I.; Saito, M.; Koganezawa, T.; Takimiya, K. Adv. Mater. 2014, 26, 331-338
38. Yan, H.; Collins, B. A.; Gann, E.; Wang, C.; Ade, H.; McNeill, C. R. ACS Nano 2011, 6, 677-688
39. Pavlopoulou, E.; Kim, C. S.; Lee, S. S.; Chen, Z.; Facchetti, A.; Toney, M. F.; Loo, Y.-L. Chem. Mater. 2014, 26, 5020-5027
40. Gann, E.; Young, A. T.; Collins, B. A.; Yan, H.; Nasiatka, J.; Padmore, H. A.; Ade, H.; Hexemer, A.; Wang, C. Rev. Sci. Instrum. 2012, 83, 045110
41. Collins, B. A.; Li, Z.; Tumbleston, J. R.; Gann, E.; McNeill, C. R.; Ade, H. Adv. Energy Mater. 2013, 3, 65-74
42. Kim, K.-H.; Kang, H.; Kim, H. J.; Kim, P. S.; Yoon, S. C.; Kim, B. J. Chem. Mater. 2012, 24, 2373-2381
43. Bloking, J. T.; Giovenzana, T.; Higgs, A. T.; Ponec, A. J.; Hoke, E. T.; Vandewal, K.; Ko, S.; Bao, Z.; Sellinger, A.; McGehee, M. D. Adv. Energy Mater. 2014, 10.1002/aenm.201301426
44. Bartelt, J. A.; Beiley, Z. M.; Hoke, E. T.; Mateker, W. R.; Douglas, J. D.; Collins, B. A.; Tumbleston, J. R.; Graham, K. R.; Amassian, A.; Ade, H.; Fréchet, J. M. J.; Toney, M. F.; McGehee, M. D. Adv. Energy Mater. 2013, 3, 364-374
45. Jamieson, F. C.; Domingo, E. B.; McCarthy-Ward, T.; Heeney, M.; Stingelin, N.; Durrant, J. R. Chem. Sci. 2012, 3, 485-492
46. Yin, W.; Dadmun, M. ACS Nano 2011, 5, 4756-4768
47. Graham, K. R.; Cabanetos, C.; Jahnke, J. P.; Idso, M. N.; El Labban, A.; Ngongang Ndjawa, G. O.; Heumueller, T.; Vandewal, K.; Salleo, A.; Chmelka, B. F.; Amassian, A.; Beaujuge, P. M.; McGehee, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 9608-9618
48. Sweetnam, S.; Graham, K. R.; Ngongang Ndjawa, G. O.; Heumüller, T.; Bartelt, J. A.; Burke, T. M.; Li, W.; You, W.; Amassian, A.; McGehee, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 14078-14088
49. Westacott, P.; Tumbleston, J. R.; Shoaee, S.; Fearn, S.; Bannock, J. H.; Gilchrist, J. B.; Heutz, S.; deMello, J.; Heeney, M.; Ade, H.; Durrant, J.; McPhail, D. S.; Stingelin, N. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2756-2764
50. Vakhshouri, K.; Kozub, D. R.; Wang, C.; Salleo, A.; Gomez, E. D. Phys. Rev. Lett. 2012, 108, 026601
51. Pryamitsyn, V.; Ganesan, V. J. Chem. Phys. 2004, 120, 5824-5838
52. Rathi, P.; Huang, T.-M.; Dayal, P.; Kyu, T. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 6460-6466
53. Olsen, B. D.; Shah, M.; Ganesan, V.; Segalman, R. A. Macromolecules 2008, 41, 6809-6817
54. Kim, H. J.; Paek, K.; Yang, H.; Cho, C.-H.; Kim, J.-S.; Lee, W.; Kim, B. J. Macromolecules 2013, 46, 8472-8478
55. Gilmore, P. T.; Falabella, R.; Laurence, R. L. Macromolecules 1980, 13, 880-883
56. Steyrleuthner, R.; Di Pietro, R.; Collins, B. A.; Polzer, F.; Himmelberger, S.; Schubert, M.; Chen, Z.; Zhang, S.; Salleo, A.; Ade, H.; Facchetti, A.; Neher, D. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4245-4256