High Performance All-Polymer Solar Cells by Synergistic Effects of Fine-Tuned Crystallinity and Solvent Annealing

Journal of the American Chemical Society

Volumn 138, Issue 34, 2016, Pages 10935-10944

  Li, Zhaojun ^a   Xu, Xiaofeng ^a   Zhang, Wei ^b   Meng, Xiangyi ^c   Ma, Wei ^c   Yartsev, Arkady ^b   Inganäs, Olle ^d   Andersson, Mats R ^e   Janssen, René A J ^f   Wang, Ergang ^a  

^a CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Sweden)

^b LUND UNIVERSITY   (Sweden)

^c XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY   (China)

^d LINKÖPING UNIVERSITY   (Sweden)

^e UNIVERSITY OF SOUTH AUSTRALIA   (Australia)

^f EINDHOVEN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Netherlands)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ENERGY GAP; NAPHTHALENE; POLYMER BLENDS; SOLAR CELLS;

ALL-POLYMER SOLAR CELLS; BIMOLECULAR RECOMBINATION; EXCITON DISSOCIATION; FULLERENE DERIVATIVE; NANOSTRUCTURED BLENDS; NAPHTHALENE DIIMIDE; SEMI-CRYSTALLINE POLYMER; STRUCTURE AND MORPHOLOGY;

POLYMER SOLAR CELLS;

NAPHTHALENE DERIVATIVE; POLYMER; SOLVENT; THIOPHENE;

ALL POLYMER SOLAR CELL; ARTICLE; CRYSTALLIZATION; DISSOCIATION; ELECTRICAL EQUIPMENT; ELECTRON; MISCIBILITY; POLYMERIZATION; SYNTHESIS;

EID: 84984783389     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.6b04822     Document Type: Article

References (60)

1. Heeger, A. J. Adv. Mater. 2014, 26, 10-28 10.1002/adma.201304373
2. Wang, E.; Mammo, W.; Andersson, M. R. Adv. Mater. 2014, 26, 1801-1826 10.1002/adma.201304945
3. Zhao, J.; Li, Y.; Yang, G.; Jiang, K.; Lin, H.; Ade, H.; Ma, W.; Yan, H. Nat. Energy 2016, 1, 15027 10.1038/nenergy.2015.27
4. Facchetti, A. Mater. Today 2013, 16, 123-132 10.1016/j.mattod.2013.04.005
5. Gao, L.; Zhang, Z.-G.; Xue, L.; Min, J.; Zhang, J.; Wei, Z.; Li, Y. Adv. Mater. 2016, 28, 1884-1890 10.1002/adma.201504629
6. Bin, H.; Zhang, Z.-G.; Gao, L.; Chen, S.; Zhong, L.; Xue, L.; Yang, C.; Li, Y. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 4657-4664 10.1021/jacs.6b01744
7. Lin, Y.; Zhan, X. Mater. Horiz. 2014, 1, 470-488 10.1039/C4MH00042K
8. Nielsen, C. B.; Holliday, S.; Chen, H.-Y.; Cryer, S. J.; McCulloch, I. Acc. Chem. Res. 2015, 48, 2803-2812 10.1021/acs.accounts.5b00199
9. Kang, H.; Uddin, M. A.; Lee, C.; Kim, K.-H.; Nguyen, T. L.; Lee, W.; Li, Y.; Wang, C.; Woo, H. Y.; Kim, B. J. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 2359-2365 10.1021/ja5123182
10. Zhou, N.; Dudnik, A. S.; Li, T. I. N. G.; Manley, E. F.; Aldrich, T. J.; Guo, P.; Liao, H.-C.; Chen, Z.; Chen, L. X.; Chang, R. P. H.; Facchetti, A.; Olvera de la Cruz, M.; Marks, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 1240-1251 10.1021/jacs.5b10735
11. Liu, X.; Huettner, S.; Rong, Z.; Sommer, M.; Friend, R. H. Adv. Mater. 2012, 24, 669-674 10.1002/adma.201103097
12. Mori, D.; Benten, H.; Ohkita, H.; Ito, S.; Miyake, K. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 3325-3329 10.1021/am300623f
13. Cao, Y.; Lei, T.; Yuan, J. S.; Wang, J. Y.; Pei, J. Polym. Chem. 2013, 4, 5228-5236 10.1039/c3py00112a
14. Li, W.; Roelofs, W. S.; Turbiez, M.; Wienk, M. M.; Janssen, R. A. Adv. Mater. 2014, 26, 3304-3309 10.1002/adma.201305910
15. Li, W. W.; An, Y.; Wienk, M. M.; Janssen, R. A. J. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 6756-6760 10.1039/C5TA01042J
16. Bhosale, S. V.; Jani, C. H.; Langford, S. J. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 331-342 10.1039/B615857A
17. Seo, J. H.; Gutacker, A.; Sun, Y.; Wu, H.; Huang, F.; Cao, Y.; Scherf, U.; Heeger, A. J.; Bazan, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 8416-8419 10.1021/ja2037673
18. Yan, H.; Chen, Z.; Zheng, Y.; Newman, C.; Quinn, J. R.; Dotz, F.; Kastler, M.; Facchetti, A. Nature 2009, 457, 679-686 10.1038/nature07727
19. Schuettfort, T.; Huettner, S.; Lilliu, S.; Macdonald, J. E.; Thomsen, L.; McNeill, C. R. Macromolecules 2011, 44, 1530-1539 10.1021/ma102451b
20. Fabiano, S.; Musumeci, C.; Chen, Z.; Scandurra, A.; Wang, H.; Loo, Y.-L.; Facchetti, A.; Pignataro, B. Adv. Mater. 2012, 24, 951-956 10.1002/adma.201103800
21. Luzio, A.; Criante, L.; D'Innocenzo, V.; Caironi, M. Sci. Rep. 2013, 3, 3425 10.1038/srep03425
22. Mori, D.; Benten, H.; Okada, I.; Ohkita, H.; Ito, S. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2939-2943 10.1039/C4EE01326C
23. 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 10.1021/ja4118736
24. Mori, D.; Benten, H.; Okada, I.; Ohkita, H.; Ito, S. Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1301006 10.1002/aenm.201301006
25. 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 10.1002/aenm.201100601
26. 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, 4, 1300785 10.1002/aenm.201300785
27. 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 10.1002/adma.201402473
28. Shi, G.; Yuan, J.; Huang, X.; Lu, Y.; Liu, Z.; Peng, J.; Ding, G.; Shi, S.; Sun, J.; Lu, K.; Wang, H.-Q.; Ma, W. J. Phys. Chem. C 2015, 119, 25298-25306 10.1021/acs.jpcc.5b08861
29. Tang, Z.; Liu, B.; Melianas, A.; Bergqvist, J.; Tress, W.; Bao, Q.; Qian, D.; Inganäs, O.; Zhang, F. Adv. Mater. 2015, 27, 1900-1907 10.1002/adma.201405485
30. Yuan, J.; Ma, W. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 7077-7085 10.1039/C4TA06648K
31. Xia, Y.; Musumeci, C.; Bergqvist, J.; Ma, W.; Gao, F.; Tang, Z.; Bai, S.; Jin, Y.; Zhu, C.; Kroon, R.; Wang, C.; Andersson, M. R.; Hou, L.; Inganäs, O.; Wang, E. J. Mater. Chem. A 2016, 4, 3835-3843 10.1039/C6TA00531D
32. Hwang, Y.-J.; Earmme, T.; Subramaniyan, S.; Jenekhe, S. A. Chem. Commun. 2014, 50, 10801-10804 10.1039/C4CC03722G
33. Hwang, Y. J.; Earmme, T.; Courtright, B. A.; Eberle, F. N.; Jenekhe, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 4424-4434 10.1021/ja513260w
34. Dai, S.; Cheng, P.; Lin, Y.; Wang, Y.; Ma, L.; Ling, Q.; Zhan, X. Polym. Chem. 2015, 6, 5254-5263 10.1039/C5PY00665A
35. He, Z.; Xiao, B.; Liu, F.; Wu, H.; Yang, Y.; Xiao, S.; Wang, C.; Russell, T. P.; Cao, Y. Nat. Photonics 2015, 9, 174-179 10.1038/nphoton.2015.6
36. Wunderlich, B. Pure Appl. Chem. 1995, 67, 1019-1026 10.1351/pac199567061019
37. Alsleben, M.; Schick, C. Thermochim. Acta 1994, 238, 203-227 10.1016/S0040-6031(94)85211-1
38. Earmme, T.; Hwang, Y. J.; Subramaniyan, S.; Jenekhe, S. A. Adv. Mater. 2014, 26, 6080-6085 10.1002/adma.201401490
39. Hwang, Y. J.; Ren, G. Q.; Murari, N. M.; Jenekhe, S. A. Macromolecules 2012, 45, 9056-9062 10.1021/ma3020239
40. Kim, T.; Kim, J.-H.; Kang, T. E.; Lee, C.; Kang, H.; Shin, M.; Wang, C.; Ma, B.; Jeong, U.; Kim, T.-S.; Kim, B. J. Nat. Commun. 2015, 6, 8547 10.1038/ncomms9547
41. Ren, G.; Schlenker, C. W.; Ahmed, E.; Subramaniyan, S.; Olthof, S.; Kahn, A.; Ginger, D. S.; Jenekhe, S. A. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 1238-1249 10.1002/adfm.201201470
42. Choi, J.; Kim, K. H.; Yu, H.; Lee, C.; Kang, H.; Song, I.; Kim, Y.; Oh, J. H.; Kim, B. J. Chem. Mater. 2015, 27, 5230-5237 10.1021/acs.chemmater.5b01274
43. Zhou, K.; Zhang, R.; Liu, J.; Li, M.; Yu, X.; Xing, R.; Han, Y. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 25352-25361 10.1021/acsami.5b07605
44. Hwang, Y.-J.; Courtright, B. A. E.; Ferreira, A. S.; Tolbert, S. H.; Jenekhe, S. A. Adv. Mater. 2015, 27, 4578-4584 10.1002/adma.201501604
45. Lee, C.; Kang, H.; Lee, W.; Kim, T.; Kim, K.-H.; Woo, H. Y.; Wang, C.; Kim, B. J. Adv. Mater. 2015, 27, 2466-2471 10.1002/adma.201405226
46. Müller, C.; Wang, E.; Andersson, L. M.; Tvingstedt, K.; Zhou, Y.; Andersson, M. R.; Inganäs, O. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 2124-2131 10.1002/adfm.201000224
47. Proctor, C. M.; Kuik, M.; Nguyen, T.-Q. Prog. Polym. Sci. 2013, 38, 1941-1960 10.1016/j.progpolymsci.2013.08.008
48. Tumbleston, J. R.; Collins, B. A.; Yang, L.; Stuart, A. C.; Gann, E.; Ma, W.; You, W.; Ade, H. Nat. Photonics 2014, 8, 385-391 10.1038/nphoton.2014.55
49. Smilgies, D.-M. J. Appl. Crystallogr. 2013, 46, 286 10.1107/S0021889812050054
50. Collins, B. A.; Li, Z.; Tumbleston, J. R.; Gann, E.; McNeill, C. R.; Ade, H. Adv. Energy Mater. 2013, 3, 65-74 10.1002/aenm.201200377
51. Ma, W.; Tumbleston, J. R.; Wang, M.; Gann, E.; Huang, F.; Ade, H. Adv. Energy Mater. 2013, 3, 864-872 10.1002/aenm.201200912
52. Pavlopoulou, E.; Kim, C. S.; Lee, S. S.; Chen, Z. H.; Facchetti, A.; Toney, M. F.; Loo, Y. L. Chem. Mater. 2014, 26, 5020-5027 10.1021/cm502112z
53. 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.; Frechet, J. M. J.; Toney, M. F.; McGehee, M. D. Adv. Energy Mater. 2013, 3, 364-374 10.1002/aenm.201200637
54. Sweetnam, S.; Graham, K. R.; Ngongang Ndjawa, G. O.; Heumuller, T.; Bartelt, J. A.; Burke, T. M.; Li, W.; You, W.; Amassian, A.; McGehee, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 14078-14088 10.1021/ja505463r
55. Mukherjee, S.; Proctor, C. M.; Tumbleston, J. R.; Bazan, G. C.; Nguyen, T.-Q.; Ade, H. Adv. Mater. 2015, 27, 1105-1111 10.1002/adma.201404388
56. Albrecht, S.; Janietz, S.; Schindler, W.; Frisch, J.; Kurpiers, J.; Kniepert, J.; Inal, S.; Pingel, P.; Fostiropoulos, K.; Koch, N.; Neher, D. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14932-14944 10.1021/ja305039j
57. Ma, W.; Tumbleston, J. R.; Ye, L.; Wang, C.; Hou, J.; Ade, H. Adv. Mater. 2014, 26, 4234-4241 10.1002/adma.201400216
58. Ye, L.; Jiao, X.; Zhou, M.; Zhang, S.; Yao, H.; Zhao, W.; Xia, A.; Ade, H.; Hou, J. Adv. Mater. 2015, 27, 6046-6054 10.1002/adma.201503218
59. Koster, L. J. A.; Kemerink, M.; Wienk, M. M.; Maturová, K.; Janssen, R. A. J. Adv. Mater. 2011, 23, 1670-1674 10.1002/adma.201004311
60. Wehenkel, D. J.; Hendriks, K. H.; Wienk, M. M.; Janssen, R. A. J. Org. Electron. 2012, 13, 3284-3290 10.1016/j.orgel.2012.09.040