Polymer Solar Cells with Efficiency >10% Enabled via a Facile Solution-Processed Al-Doped ZnO Electron Transporting Layer

Advanced Energy Materials

Volumn 5, Issue 12, 2015, Pages

  Jagadamma, Lethy Krishnan ^a   Al Senani, Mohammed ^a   El Labban, Abdulrahman ^a   Gereige, Issam ^a   Ngongang Ndjawa, Guy O ^a   Faria, Jorge C D ^b   Kim, Taesoo ^a   Zhao, Kui ^a   Cruciani, Federico ^a   Anjum, Dalaver H ^a   McLachlan, Martyn A ^b   Beaujuge, Pierre M ^a   Amassian, Aram ^a  

^a KING ABDULLAH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Saudi Arabia)

^b IMPERIAL COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

Author keywords

Al doped ZnO; electron transporting layers; flexible solar cells; organic solar cells; solution processing

Indexed keywords

ALUMINUM COMPOUNDS; AMMONIA; BUFFER LAYERS; CHEMICAL MODIFICATION; EFFICIENCY; ELECTRONS; FULLERENES; HETEROJUNCTIONS; II-VI SEMICONDUCTORS; METALS; NANOCRYSTALLINE MATERIALS; ORGANIC LIGHT EMITTING DIODES (OLED); OXIDE MINERALS; POLYMERS; ROLLS (MACHINE COMPONENTS); SEMICONDUCTOR DOPING; TEMPERATURE; ZINC OXIDE;

AL-DOPED ZNO; ELECTRON INJECTION LAYERS; ELECTRON TRANSPORTING LAYER; FLEXIBLE SOLAR CELLS; POLYMER LIGHT EMITTING DIODE; POWER CONVERSION EFFICIENCIES; SOLUTION-PROCESSING; SURFACE CHEMICAL MODIFICATIONS;

ORGANIC SOLAR CELLS;

EID: 84936890069     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201500204     Document Type: Article

References (76)

1. M. C. Scharber, N. S. Sariciftci, Prog. Polym. Sci. 2013, 38, 1929.
2. L. Dou, J. You, Z. Hong, Z. Xu, G. Li, R. A. Street, Y. Yang, Adv. Mater. 2013, 25, 6642.
3. A. C. Mayer, S. R. Scully, B. E. Hardin, M. W. Rowell, M. D. McGehee, Mater. Today 2007, 10, 28.
4. G. Li, V. Shrotriya, J. S. Huang, Y. Yao, T. Moriarty, K. Emery, Y. Yang, Nat. Mater. 2005, 4, 864.
5. R. Steim, T. Ameri, P. Schilinsky, C. Waldauf, G. Dennler, M. Scharber, C. J. Brabec, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2011, 95, 3256.
6. R. Steim, F. R. Kogler, C. J. Brabec, J. Mater. Chem. 2010, 20, 2499.
7. R. Steim, S. A. Choulis, P. Schilinsky, C. J. Brabec, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 093303.
8. S. Chen, J. R. Manders, S.-W. Tsang, F. So, J. Mater. Chem. 2012, 22, 24202.
9. Z. He, C. Zhong, S. Su, M. Xu, H. Wu, Y. Cao, Nat. Photonics 2012, 6, 591.
10. O. Pachoumi, C. Li, Y. Vaynzof, K. K. Banger, H. Sirringhaus, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1428.
11. B. Zimmermann, U. Würfel, M. Niggemann, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2009, 93, 491.
12. Y. Zhou, C. Fuentes-Hernandez, J. W. Shim, T. M. Khan, B. Kippelen, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9827.
13. W. Zhao, L. Ye, S. Zhang, B. Fan, M. Sun, J. Hou, Sci. Rep. 2014, 4, 6570.
14. S. Chen, J. R. Manders, S.-W. Tsang, F. So, J. Mater. Chem. 2012, 22, 24202.
15. Z. Wu, T. Song, Z. Xia, H. Wei, B. Sun, Nanotechnology 2013, 24, 484012.
16. T. Hu, F. Li, K. Yuan, Y. Chen, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 5763.
17. S.-H. Liao, H.-J. Jhuo, Y.-S. Cheng, S.-A. Chen, Adv. Mater. 2013, 25, 4766.
18. P. Adhikary, S. Venkatesan, N. Adhikari, P. P. Maharjan, O. Adebanjo, J. Chen, Q. Qiao, Nanoscale 2013, 5, 10007.
19. T. Stubhan, M. Salinas, A. Ebel, F. C. Krebs, A. Hirsch, M. Halik, C. J. Brabec, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 532.
20. T. H. Lee, H. Choi, B. Walker, T. Kim, H.-B. Kim, J. Y. Kim, RSC Adv. 2014, 4, 4791.
21. Y.-M. Chang, C.-Y. Leu, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 6446.
22. S. Cho, K.-D. Kim, J. Heo, J. Y. Lee, G. Cha, B. Y. Seo, Y. D. Kim, Y. S. Kim, S.-Y. Choi, D. C. Lim, Sci. Rep. 2014, 4, 4306.
23. K. Zhang, C. Zhong, S. Liu, C. Mu, Z. Li, H. Yan, F. Huang, Y. Cao, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 10429.
24. S. Zhang, L. Ye, W. Zhao, D. Liu, H. Yao, J. Hou, Macromolecules 2014, 47, 4653.
25. J. Kong, I.-W. Hwang, K. Lee, Adv. Mater. 2014, 26, 6275.
26. Y. Liu, J. Zhao, Z. Li, C. Mu, W. Ma, H. Hu, K. Jiang, H. Lin, H. Ade, H. Yan, Nat. Commun. 2014, 5, 5293.
27. Z. He, B. Xiao, F. Liu, H. Wu, Y. Yang, S. Xiao, C. Wang, T. P. Russell, Y. Cao, Nat. Photonics 2015, 9, 174.
28. S.-H. Liao, H.-J. Jhuo, P.-N. Yeh, Y.-S. Cheng, Y.-L. Li, Y.-H. Lee, S. Sharma, S.-A. Chen, Sci. Rep. 2014, 4, 6813.
29. B. E. Sernelius, K. F. Berggren, Z. C. Jin, I. Hamberg, C. G. Granqvist, Phys. Rev. B 1988, 37, 10244.
30. H. Saarenpaa, T. Niemi, A. Tukiainen, H. Lemmetyinen, N. Tkachenko, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2010, 94, 1379.
31. G. B. Murdoch, S. Hinds, E. H. Sargent, S. W. Tsang, L. Mordoukhovski, Z. H. Lu, Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 213301.
32. A. Gadisa, Y. Liu, E. T. Samulski, R. Lopez, Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 253903.
33. A. Gadisa, Y. Liu, E. T. Samulski, R. Lopez, ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 3846.
34. H. Cheun, C. Fuentes-Hernandez, J. Shim, Y. Fang, Y. Cai, H. Li, A. K. Sigdel, J. Meyer, J. Maibach, A. Dindar, Y. Zhou, J. J. Berry, J.-L. Bredas, A. Kahn, K. H. Sandhage, B. Kippelen, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 1531.
35. H.-Y. Lee, H.-L. Huang, C.-T. Lee, Appl. Phys. Express 2012, 5, 122302.
36. T. Stubhan, I. Litzov, N. Li, M. Salinas, M. Steidl, G. Sauer, K. Forberich, G. J. Matt, M. Halik, C. J. Brabec, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 6004.
37. T. Stubhan, H. Oh, L. Pinna, J. Krantz, I. Litzov, C. J. Brabec, Org. Electron. 2011, 12, 1539.
38. P. Kubis, L. Lucera, F. Machui, G. Spyropoulos, J. Cordero, A. Frey, J. Kaschta, M. M. Voigt, G. J. Matt, E. Zeira, C. J. Brabec, Org. Electron. 2014, 15, 2256.
39. J. Adams, G. D. Spyropoulos, M. Salvador, N. Li, S. Strohm, L. Lucera, S. Langner, F. Machui, H. Zhang, T. Ameri, M. M. Voigt, F. C. Krebs, C. J. Brabec, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 169.
40. I. Litzov, H. Azimi, G. Matt, P. Kubis, T. Stubhan, G. Popov, C. J. Brabec, Org. Electronics 2014, 15, 569.
41. S. H. Tsai, S. T. Ho, H. J. Jhuo, C. R. Ho, S. A. Chen, J.-H. He, Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 253111.
42. A. Gadisa, T. Hairfield, L. Alibabaei, C. L. Donley, E. T. Samulski, R. Lopez, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 8440.
43. W. A. MacDonald, M. K. Looney, D. MacKerron, R. Eveson, R. Adam, K. Hashimoto, K. Rakos, J. Soc. Information Display 2007, 15, 1075.
44. B. Park, J. C. Shin, C. Y. Cho, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2013, 108, 1.
45. T. Kuwabara, T. Nakashima, T. Yamaguchi, K. Takahashi, Org. Electronics 2012, 13, 1136.
46. M. Song, D. S. You, K. Lim, S. Park, S. Jung, C. S. Kim, D.-H. Kim, D.-G. Kim, J.-K. Kim, J. Park, Y.-C. Kang, J. Heo, S.-H. Jin, J. H. Park, J.-W. Kang, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 4177.
47. L. K. Jagadamma, M. Abdelsamie, A. El Labban, E. Aresu, G. O. N. Ndjawa, D. H. Anjum, D. Cha, P. M. Beaujuge, A. Amassian, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 13321.
48. B. Zhao, Z. He, X. Cheng, D. Qin, M. Yun, M. Wang, X. Huang, J. Wu, H. Wu, Y. Cao, J. Mater. Chem. C 2014, 2, 5077.
49. K.-S. Chen, H.-L. Yip, J.-F. Salinas, Y.-X. Xu, C.-C. Chueh, A. K. Y. Jen, Adv. Mater. 2014, 26, 3349.
50. G. D. Spyropoulos, P. Kubis, N. Li, D. Baran, L. Lucera, M. Salvador, T. Ameri, M. M. Voigt, F. C. Krebs, C. J. Brabec, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3284.
51. M. Thambidurai, J. Y. Kim, J. Song, Y. Ko, H.-j. Song, C.-m. Kang, N. Muthukumarasamy, D. Velauthapillai, C. Lee, J. Mater. Chem. C 2013, 1, 8161.
52. J.-F. Chien, C.-H. Chen, J.-J. Shyue, M.-J. Chen, ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 3471.
53. T.-H. Huang, P.-K. Yang, W.-Y. Chang, J.-F. Chien, C.-F. Kang, M.-J. Chen, J.-H. He, J. Mater. Chem. C 2013, 1, 7593.
54. J. Raja, K. Jang, N. Balaji, J. Yi, Semiconductor Sci. Technol. 2013, 28, 115010.
55. S. Yamabi, H. Imai, J. Mater. Chem. 2002, 12, 3773.
56. J. Chang, K. L. Chang, C. Chi, J. Zhang, J. Wua, J. Mater. Chem. C 2014, 2, 5397.
57. S. Y. Park, B. J. Kim, K. Kim, M. S. Kang, K.-H. Lim, T. Il Lee, J. M. Myoung, H. K. Baik, J. H. Cho, Y. S. Kim, Adv. Mater. 2012, 24, 834.
58. S.-W. Cho, Y. T. Kim, W. H. Shim, S.-Y. Park, K.-D. Kim, H. O. Seo, N. K. Dey, J.-H. Lim, Y. Jeong, K. H. Lee, Y. D. Kim, D. C. Lim, Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 023102.
59. E. Fortunato, P. Barquinha, R. Martins, Adv. Mater. 2012, 24, 2945.
60. H.-Y. Park, D. Lim, K.-D. Kim, S.-Y. Jang, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 6327.
61. M. Tzolov, N. Tzenov, D. Dimova-Malinovska, M. Kalitzova, C. Pizzuto, G. Vitali, G. Zollo, I. Ivanov, Thin Solid Films 2000, 379, 28.
62. L. Bergman, M. Dutta, C. Balkas, R. F. Davis, J. A. Christman, D. Alexson, R. J. Nemanich, J. Appl. Phys. 1999, 85, 3535.
63. P.-C. Yao, S.-T. Hang, M.-J. Wu, Trans. Can. Soc. Mech. Eng. 2013, 37, 303.
64. N. Tabet, M. Faiz, A. Al-Oteibi, J. Electron Spectrosc. Related Phenomena 2008, 163, 15.
65. A. Ievtushenko, O. Khyzhun, I. Shtepliuk, V. Tkach, V. Lazorenko, G. Lashkarev, Acta Physica Polonica A 2013, 124, 858.
66. C. L. Perkins, S. H. Lee, X. N. Li, S. E. Asher, T. J. Coutts, J. Appl. Phys. 2005, 97, 034907.
67. Y. S. Lee, J. Heo, S. C. Siah, J. P. Mailoa, R. E. Brandt, S. B. Kim, R. G. Gordon, T. Buonassisi, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2112.
68. S. Trost, K. Zilberberg, A. Behrendt, A. Polywka, P. Görrn, P. Reckers, J. Maibach, T. Mayer, T. Riedl, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1437.
69. X. Li, W. C. H. Choy, L. Huo, F. Xie, W. E. I. Sha, B. Ding, X. Guo, Y. Li, J. Hou, J. You, Y. Yang, Adv. Mater. 2012, 24, 3046.
70. D. Zhang, W. C. H. Choy, F. Xie, W. E. I. Sha, X. Li, B. Ding, K. Zhang, F. Huang, Y. Cao, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 4255.
71. J. J. Richardson, F. F. Lange, Crystal Growth Design 2009, 9, 2570.
72. J. C. C. Fan, J. B. Goodenough, J. Appl. Phys. 1977, 48, 3524.
73. S. Karamat, R. S. Rawat, T. L. Tan, P. Lee, V. Springham, E. Ghareshabani, R. Chen, H. D. Sun, Appl. Surf. Sci. 2011, 257, 1979.
74. G. Deroubaix, P. Marcus, Surf. Interface Anal. 1992, 18, 39.
75. T. C. Damen, S. P. S. Porto, B. Tell, Phys. Rev. 1966, 142, 570.
76. A. Kokil, K. Yang, J. Kumar, J. Polym. Sci. Part B-Polym. Phys. 2012, 50, 1130.