High-Performance Organic Solar Cells with Broadband Absorption Enhancement and Reliable Reproducibility Enabled by Collective Plasmonic Effects

Advanced Optical Materials

Volumn 3, Issue 9, 2015, Pages 1220-1231

  Li, Xuanhua ^a   Ren, Xingang ^b   Xie, Fengxian ^b   Zhang, Yongxing ^c   Xu, Tingting ^a   Wei, Bing Qing ^a,d   Choy, Wallace C H ^b  

^a NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY   (China)

^b UNIVERSITY OF HONG KONG   (Hong Kong)

^c HUAIBEI NORMAL UNIVERSITY   (China)

^d UNIVERSITY OF DELAWARE   (United States)

Author keywords

Broadband; Organic solar cells; Plasmonic; Reproducibility

Indexed keywords

CONVERSION EFFICIENCY; EFFICIENCY; ELECTRON TRANSPORT PROPERTIES; II-VI SEMICONDUCTORS; METAL NANOPARTICLES; METALS; OXIDE MINERALS; PLASMONIC NANOPARTICLES; PLASMONICS; TIO2 NANOPARTICLES; TITANIUM DIOXIDE; ZINC OXIDE;

ABSORPTION ENHANCEMENT; BROADBAND; BROADBAND ABSORPTION; ELECTRON TRANSPORT LAYERS; PLASMONIC; PLASMONIC NANOSTRUCTURES; POWER CONVERSION EFFICIENCIES; REPRODUCIBILITIES;

ORGANIC SOLAR CELLS;

EID: 84941737066     PISSN: None     EISSN: 21951071     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adom.201500107     Document Type: Article

References (63)

1. J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, M. L. Brongersma, Nat. Mater. 2010, 9, 193.
2. H. A. Atwater, A. Polman, Nat. Mater. 2010, 9, 205.
3. V. E. Ferry, J. N. Munday, H. A. Atwater, Adv. Mater. 2010, 22, 4794.
4. K. Yao, X. Xin, C. Chueh, K. Chen, Y. Xu, A. K. Jen, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 567.
5. J.-D. Chen, L. Zhou, Q.-D. Ou, Y.-Q. Li, S. Shen, S.-T. Lee, J.-X. Tang, Adv. Energy Mater. 2014, DOI: 10.1002/aenm.201301777.
6. J. B. Kim, P. Kim, N. C. Pégard, S. J. Oh, C. R. Kagan, J. W. Fleischer, H. A. Stone, Y.-L. Loo, Nat. Photon. 2012, 6, 327.
7. J. W. Leem, S. Kim, S. H. Lee, J. A. Rogers, E. Kim, J. S. Yu, Adv. Energy Mater. 2014, DOI: 10.1002/aenm.201301315.
8. J. D. Chen, C. Cui, Y. Q. Li, L. Zhou, Q. D. Ou, C. Li, Y. Li, J. X. Tang, Adv. Mater. 2015, 27, 1035.
9. J. H. Lee, D. W. Kim, H. Jang, J. K. Choi, J. Geng, J. W. Jung, S. C. Yoon, H. T. Jung, Small 2009, 5, 2139.
10. B. Wu, T. Z. Oo, X. Li, X. Liu, X. Wu, E. K. L. Yeow, H. J. Fan, N. Mathews, T. C. Sum, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 14820.
11. T. Z. Oo, N. Mathews, G. Xing, B. Wu, B. Xing, L. H. Wong, T. C. Sum, S. G. Mhaisalkar, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 6453.
12. J. Wang, Y.-J. Lee, A. S. Chadha, J. Yi, M. L. Jespersen, J. J. Kelley, H. M. Nguyen, M. Nimmo, A. V. Malko, R. A. Vaia, W. Zhou, J. W. P. Hsu, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 85.
13. B. Wu, X. Liu, T. Z. Oo, G. Xing, N. Mathews, T. C. Sum, Plasmonics 2012, 7, 677.
14. I. K. Ding, J. Zhu, W. Cai, S.-J. Moon, N. Cai, P. Wang, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, M. L. Brongersma, Y. Cui, M. D. McGehee, Adv. Energy Mater. 2011, 1, 52.
15. W. E. Sha, X. Li, W. C. Choy, Sci. Rep. 2014, 4, 6236.
16. W. C. Choy, W. K. Chan, Y. Yuan, Adv. Mater. 2014, 26, 5368.
17. Q. Gan, F. J. Bartoli, Z. H. Kafafi, Adv. Mater. 2013, 25, 2385.
18. H. Choi, S.-J. Ko, Y. Choi, P. Joo, T. Kim, B. R. Lee, J.-W. Jung, H. J. Choi, M. Cha, J.-R. Jeong, I.-W. Hwang, M. H. Song, B.-S. Kim, J. Y. Kim, Nat. Photon. 2013, 7, 732.
19. J. Yang, J. You, C. Chen, W. Hsu, H. Tan, X. Zhang, Z. Hong, Y. Yang, ACS Nano 2011, 5, 6210.
20. C. Kim, S. Cha, S. Kim, M. Song, J. Lee, W. Shin, S. Moon, J. Bahng, N. Kotov, S. Jin, ACS Nano 2011, 5, 3319.
21. M. Heo, H. Cho, J. W. Jung, J. R. Jeong, S. Park, J. Y. Kim, Adv. Mater. 2011, 23, 5689.
22. A. P. Kulkarni, K. M. Noone, K. Munechika, S. R. Guyer, D. S. Ginger, Nano Lett. 2010, 10, 1501.
23. L. Lu, Z. Luo, T. Xu, L. Yu, Nano Lett. 2013, 13, 59.
24. X. Yang, C.-C. Chueh, C.-Z. Li, H.-L. Yip, P. Yin, H. Chen, W.-C. Chen, A. K. Y. Jen, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 666.
25. D. D. S. Fung, L. Qiao, W. C. H. Choy, C. Wang, W. E. I. Sha, F. Xie, S. He, J. Mater. Chem. 2011, 21, 16349.
26. C. C. D. Wang, W. C. H. Choy, C. Duan, D. D. S. Fung, W. E. I. Sha, F.-X. Xie, F. Huang, Y. Cao, J. Mater. Chem. 2012, 22, 1206.
27. H.-C. Chen, S.-W. Chou, W.-H. Tseng, I. W. P. Chen, C.-C. Liu, C. Liu, C.-L. Liu, C.-H. Chen, C.-I. Wu, P.-T. Chou, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 3975.
28. D. H. Wang, Y. Kim do, K. W. Choi, J. H. Seo, S. H. Im, J. H. Park, O. O. Park, A. J. Heeger, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 5519.
29. D. H. Wang, K. H. Park, J. H. Seo, J. Seifter, J. H. Jeon, J. K. Kim, J. H. Park, O. O. Park, A. J. Heeger, Adv. Energy Mater. 2011, 1, 766.
30. F.-X. Xie, W. C. H. Choy, C. C. D. Wang, W. E. I. Sha, D. D. S. Fung, Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 153304.
31. X. H. Li, W. E. I. Sha, W. C. H. Choy, D. D. S. Fung, F. X. Xie, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 7200.
32. J. You, X. Li, F.-X. Xie, W. E. I. Sha, J. H. W. Kwong, G. Li, W. C. H. Choy, Y. Yang, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 1203.
33. Y.-S. Hsiao, S. Charan, F.-Y. Wu, F.-C. Chien, C.-W. Chu, P. Chen, F.-C. Chen, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 20731.
34. P.-P. Cheng, G.-F. Ma, J. Li, Y. Xiao, Z.-Q. Xu, G.-Q. Fan, Y.-Q. Li, S.-T. Lee, J.-X. Tang, J. Mater. Chem. 2012, 22, 22781.
35. H. Choi, J. P. Lee, S. J. Ko, J. W. Jung, H. Park, S. Yoo, O. Park, J. R. Jeong, S. Park, J. Y. Kim, Nano Lett. 2013, 13, 2204.
36. K. Yao, M. Salvador, C.-C. Chueh, X.-K. Xin, Y.-X. Xu, D. W. Quilettes, T. Hu, Y. Chen, D. S. Ginger, A. K. Y. Jen, Adv. Energy Mater. 2014, DOI: 10.1002/aenm.201400206.
37. S. Baek, G. Park, J. Noh, C. Cho, C. Lee, M. Seo, H. Song, J. Lee, ACS Nano 2014, 8, 3302.
38. G. Kakavelakis, E. Stratakis, E. Kymakis, Chem. Commun. 2014, 50, 5285.
39. S. Liu, F. Meng, W. Xie, Z. Zhang, L. Shen, C. Liu, Y. He, W. Guo, S. Ruan, Appl. Phys. Lett. 2013, 103, 233303.
40. A. Taflove, S. Hagness, Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, Artech House, 2005.
41. R. A. Pala, J. White, E. Barnard, J. Liu, M. L. Brongersma, Adv. Mater. 2009, 21, 3504.
42. X. Chen, B. Jia, J. K. Saha, B. Cai, N. Stokes, Q. Qiao, Y. Wang, Z. Shi, M. Gu, Nano Lett. 2012, 12, 2187.
43. K. Aydin, V. E. Ferry, R. M. Briggs, H. A. Atwater, Nat. Commun. 2011, 2, 517.
44. W. Bai, J. Photon. Energy 2011, 1, 011121.
45. W. C. H. Choy, Chem. Commun. 2014, 50, 11984.
46. X. Li, W. C. Choy, L. Huo, F. Xie, W. E. Sha, B. Ding, X. Guo, Y. Li, J. Hou, J. You, Y. Yang, Adv. Mater. 2012, 24, 3046.
47. W. E. I. Sha, W. C. H. Choy, Y. G. Liu, W. Cho Chew, Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 113304.
48. B. Zeng, Q. Gan, Z. H. Kafafi, F. J. Bartoli, J. Appl. Phys. 2013, 113, 063109.
49. V. Jankovic, Y. Yang, J. B. You, L. T. Dou, Y. S. Liu, P. Cheung, J. P. Chang, Y. Yang, ACS Nano 2013, 7, 3815.
50. C. F. Bohren, D. R. Huffmann, Absorption and Scattering of Light by Small Particles, Wiley-Interscience, New York 2010.
51. X. Li, W. C. H. Choy, X. Ren, J. Xin, P. Lin, D. C. W. Leung, Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 153304.
52. W. F. Fu, X. Chen, X. Yang, L. Wang, Y. Shi, M. Shi, H. Y. Li, A. K. Jen, J. W. Chen, Y. Cao, H. Z. Chen, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 17105.
53. K. Jung, H. J. Song, G. Lee, Y. J. Ko, K. J. Ahn, H. Choi, J. Y. Kim, K. Ha, J. Y. Song, J. K. Lee, C. H. Lee, M. Choi, ACS Nano 2014, 8, 2590.
54. H. Park, S. H. Lee, J. M. Lee, S. A. Nam, T. Jeon, S. W. Han, S. O. Kim, ACS Nano 2014, 8, 10305.
55. S.-W. Baek, J. Noh, C.-H. Lee, B. Kim, M.-K. Seo, J.-Y. Lee, Sci. Rep. 2013, 3, 1726.
56. M. K. Chuang, S. W. Lin, F. C. Chen, C. W. Chu, C. S. Hsu, Nanoscale 2014, 6, 1573.
57. F.'x. Xie, W. C. H. Choy, W. E. I. Sha, D. Zhang, S. Zhang, X. Li, C.'W. Leung, J. Hou, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 3372.
58. 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.
59. X. H. Li, W. C. H. Choy, H. F. Lu, W. E. I. Sha, A. H. P. Ho, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 2728.
60. X. Ren, Z. Huang, X. Wu, S. Lu, H. Wang, L. Wu, S. Li, Comput. Phys. Commun. 2012, 183, 1192.
61. J. P. Berenger, J. Comput. Phys. 1994, 114, 185.
62. W. C. Chew, Waves and Fields in Inhomogenous Media, Van Nostrand Reinhold, New York 1990.
63. H. Raether, Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings, Springer'Verlag, Berlin 1988.