Small-bandgap polymer solar cells with unprecedented short-circuit current density and high fill factor

Advanced Materials

Volumn 27, Issue 21, 2015, Pages 3318-3324

  Choi, Hyosung ^a   Ko, Seo Jin ^b   Kim, Taehyo ^b   Morin, Pierre Olivier ^c   Walker, Bright ^b   Lee, Byoung Hoon ^d   Leclerc, Mario ^c   Kim, Jin Young ^b   Heeger, Alan J ^d  

^a Hanyang University   (South Korea)

^b Ulsan National Institute of Science and Technology   (South Korea)

^c UNIVERSITÉ LAVAL   (Canada)

^d UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

bulk heterojunction; polymer solar cells; processing additives; small bandgap; vertical morphology

Indexed keywords

ADDITIVES; COPOLYMERS; ELECTROMAGNETIC WAVE ABSORPTION; ENERGY GAP; HETEROJUNCTIONS; LIGHT ABSORPTION; POLYMERS;

BULK HETEROJUNCTION; FILL FACTOR; HIGH FILLS; HIGH POWER CONVERSION; POLYMER SOLAR CELLS; SMALL BANDGAP; THICK ACTIVE LAYERS;

SOLAR CELLS;

EID: 85009947023     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201501132     Document Type: Article

References (38)

1. a) N. S. Sariciftci, L. Smilowitz, A. J. Heeger, F. Wudl, Science 1992, 258, 1474
2. b) G. Yu, J. Gao, J. C. Hummelen, F. Wudl, A. J. Heeger, Science 1995, 270, 1789
3. c) J. Y. Kim, K. Lee, N. E. Coates, D. Moses, T.-Q. Nguyen, M. Dante, A. J. Heeger, Science 2007, 317, 222.
4. a) T. L. Nguyen, H. Choi, S. J. Ko, M. A. Uddin, B. Walker, S. Yum, J. E. Jeong, M. H. Yun, T. J. Shin, S. Hwang, J. Y. Kim, H. Y. Woo, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3040
5. b) G. J. Zhao, Y. J. He, Y. F. Li, Adv. Mater. 2010, 22, 4355
6. c) H.-C. Chen, Y.-H. Chen, C.-C. Liu, Y.-C. Chien, S.-W. Chou, P.-T. Chou, Chem. Mater. 2012, 24, 4766
7. d) C. Cabanetos, A. El Labban, J. A. Bartelt, J. D. Douglas, W. R. Mateker, J. M. J. Fréchet, M. D. McGehee, P. M. Beaujuge, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4656
8. e) C. B. Nielsen, R. S. Ashraf, N. D. Treat, B. C. Schroeder, J. E. Donaghey, A. J. P. White, N. Stingelin, I. McCulloch, Adv. Mater. 2015, 27, 948
9. f) Y. Chen, S. Zhang, Y. Wu, J. Hou, Adv. Mater. 2014, 26, 2744.
10. a) H. Choi, J. S. Park, E. Jeong, G.-H. Kim, B. R. Lee, S. O. Kim, M. H. Song, H. Y. Woo, J. Y. Kim, Adv. Mater. 2011, 23, 2759
11. b) 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. Photonics 2013, 7, 732
12. c) H. Kang, S. Kee, K. Yu, J. Lee, G. Kim, J. Kim, J.-R. Kim, J. Kong, K. Lee, Adv. Mater. DOI: 10.1002/adma.201404765
13. d) A. R. B. M. Yusoff, D. Kim, H. P. Kim, F. K. Shneider, W. J. da Silva, J. Jang, Energy Environ. Sci. DOI: 10.1039/C4EE03048F.
14. a) J. Peet, J. Y. Kim, N. E. Coates, W. L. Ma, D. Moses, A. J. Heeger, G. C. Bazan, Nat. Mater. 2007, 6, 497
15. b) Y. Zhang, D. Deng, K. Lu, J. Zhang, B. Xia, Y. Zhao, J. Fang, Z. Wei, Adv. Mater. DOI: 10.1002/adma.201404902
16. c) Y. Liu, J. Zhao, Z. Li, C. Mu, W. Ma, H. Hu, K. Jiang, H. Lin, H. Ade, H. Yan, Nat. Commun. DOI: 10.1038/ncomms6293.
17. a) 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
18. b) W. Li, K. H. Hendriks, W. S. C. Roelofs, Y. Kim, M. M. Wienk, R. A. J. Janssen, Adv. Mater. 2013, 25, 3182.
19. a) W. Li, K. H. Hendriks, A. Furlan, W. S. C. Roelofs, M. M. Wienk, R. A. J. Janssen, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 18942
20. b) F. Liu, Y. Gu, C. Wang, W. Zhao, D. Chen, A. L. Briseno, T. P. Russell, Adv. Mater. 2012, 24, 3947
21. c) H. Bronstein, E. Collado-Fregoso, A. Hadipour, Y. W. Soon, Z. Huang, S. D. Dimitrov, R. S. Ashraf, B. P. Rand, S. E. Watkins, P. S. Tuladhar, I. Meager, J. R. Durrant, I. McCulloch, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 5647
22. d) P. Zhou, Z.-G. Zhang, Y. Li, X. Chen, J. Qin, Chem. Mater. 2014, 26, 3495
23. e) J. W. Jung, F. Liu, T. P. Russell, W. H. Jo, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 3301
24. f) D. H. Wang, A. K. K. Kyaw, J.-R. Pouliot, M. Leclerc, A. J. Heeger, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1300835.
25. L. Lu, T. Xu, W. Chen, E. S. Landry, L. Yu, Nat. Photonics 2014, 8, 716.
26. a) H. Zhou, Q. Chen, G. Li, S. Luo, T.-B. Song, H.-S. Duan, Z. Hong, J. You, Y. Liu, Y. Yang, Science 2014, 345, 542
27. b) N. J. Jeon, J. H. Noh, Y. C. Kim, W. S. Yang, S. Ryu, S. I. Seok, Nat. Mater. 2014, 13, 897
28. c) J. Seo, S. Park, Y. Chan Kim, N. J. Jeon, J. H. Noh, S. C. Yoon, S. I. Seok, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2642.
29. a) P. Schilinsky, C. Waldauf, C. J. Brabec, Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 3885
30. b) Z. Li, J. D. A. Lin, H. Phan, A. Sharenko, C. M. Proctor, P. Zalar, Z. Chen, A. Facchetti, T.-Q. Nguyen, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 6989.
31. a) H.-Y. Chen, J. Hou, S. Zhang, Y. Liang, G. Yang, Y. Yang, L. Yu, Y. Wu, G. Li, Nat. Photonics 2009, 3, 649
32. b) X. Yang, J. Loos, S. C. Veenstra, W. J. H. Verhees, M. M. Wienk, J. M. Kroon, M. A. J. Michels, R. A. J. Janssen, Nano Lett. 2005, 5, 579.
33. a) X. Guo, N. Zhou, S. J. Lou, J. W. Hennek, R. Ponce Ortiz, M. R. Butler, P.-L. T. Boudreault, J. Strzalka, P.-O. Morin, M. Leclerc, J. T. Lõpez Navarrete, M. A. Ratner, L. X. Chen, R. P. H. Chang, A. Facchetti, T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18427
34. b) J. M. Szarko, J. Guo, Y. Liang, B. Lee, B. S. Rolczynski, J. Strzalka, T. Xu, S. Loser, T. J. Marks, L. Yu, L. X. Chen, Adv. Mater. 2010, 22, 5468
35. c) C. Piliego, T. W. Holcombe, J. D. Douglas, C. H. Woo, P. M. Beaujuge, J. M. J. Fréchet, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7595.
36. X. Guo, N. Zhou, S. J. Lou, J. Smith, D. B. Tice, J. W. Hennek, R. P. Ortiz, J. T. L. Navarrete, S. Li, J. Strzalka, L. X. Chen, R. P. H. Chang, A. Facchetti, T. J. Marks, Nat. Photonics 2013, 7, 825.
37. a) P. N. Murgatroyd, J. Phys. D: Appl. Phys. 1970, 3, 151
38. b) P. W. M. Blom, M. J. M. de Jong, M. G. van Munster, Phys. Rev. B: Condens. Matter 1997, 55, R656.