High-performance all-polymer solar cells via side-chain engineering of the polymer acceptor: The importance of the polymer packing structure and the nanoscale blend morphology

Advanced Materials

Volumn 27, Issue 15, 2015, Pages 2466-2471

  Lee, Changyeon ^a   Kang, Hyunbum ^a   Lee, Wonho ^a   Kim, Taesu ^a   Kim, Ki Hyun ^a   Woo, Han Young ^b   Wang, Cheng ^c   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

all polymer solar cells; BHJ morphology; high efficiency; polymer crystallinity; side chain engineering

Indexed keywords

CELL ENGINEERING; CHAINS; MORPHOLOGY; NAPHTHALENE; POLYMERS; SOLAR POWER GENERATION;

ALL-POLYMER SOLAR CELLS; BLEND MORPHOLOGY; HIGH-EFFICIENCY; NAPHTHALENE DIIMIDE; PHOTOVOLTAIC PERFORMANCE; POLYMER CRYSTALLINITY; POLYMER PACKING STRUCTURE; SIDE-CHAINS;

SOLAR CELLS;

EID: 85027942850     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201405226     Document Type: Article

References (55)

1. A. Facchetti, Mater. Today 2013, 16, 123.
2. I. H. Jung, W.-Y. Lo, J. Jang, W. Chen, D. Zhao, E. S. Landry, L. Lu, D. V. Talapin, L. Yu, Chem. Mater. 2014, 26, 3450.
3. T. Earmme, Y.-J. Hwang, N. M. Murari, S. Subramaniyan, S. A. Jenekhe, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 14960.
4. Y. Zhou, T. Kurosawa, W. Ma, Y. Guo, L. Fang, K. Vandewal, Y. Diao, C. Wang, Q. Yan, J. Reinspach, J. Mei, A. L. Appleton, G. I. Koleilat, Y. Gao, S. C. B. Mannsfeld, A. Salleo, H. Ade, D. Zhao, Z. Bao, Adv. Mater. 2014, 26, 3767.
5. P. Cheng, L. Ye, X. Zhao, J. Hou, Y. Li, X. Zhan, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1351.
6. T. Earmme, Y.-J. Hwang, S. Subramaniyan, S. A. Jenekhe, Adv. Mater. 2014, 26, 6080.
7. H. Kang, K.-H. Kim, J. Choi, C. Lee, B. J. Kim, ACS Macro Lett. 2014, 3, 1009.
8. W. Li, W. S. C. Roelofs, M. Turbiez, M. M. Wienk, R. A. J. Janssen, Adv. Mater. 2014, 26, 3304.
9. D. Mori, H. Benten, I. Okada, H. Ohkita, S. Ito, Adv. Energy Mater. 2014, 4, DOI: 10.1002/aenm.201301006.
10. C. Mu, P. Liu, W. Ma, K. Jiang, J. Zhao, K. Zhang, Z. Chen, Z. Wei, Y. Yi, J. Wang, S. Yang, F. Huang, A. Facchetti, H. Ade, H. Yan, Adv. Mater. 2014, 26, 7224.
11. H. Huang, N. Zhou, R. P. Ortiz, Z. Chen, S. Loser, S. Zhang, X. Guo, J. Casado, J. T. Lõpez Navarrete, X. Yu, A. Facchetti, T. J. Marks, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 2782.
12. T. W. Holcombe, C. H. Woo, D. F. J. Kavulak, B. C. Thompson, J. M. J. Fréchet, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14160.
13. E. Zhou, J. Cong, K. Hashimoto, K. Tajima, Adv. Mater. 2013, 25, 6991.
14. D. Mori, H. Benten, I. Okada, H. Ohkita, S. Ito, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2939.
15. J. You, L. Dou, K. Yoshimura, T. Kato, K. Ohya, T. Moriarty, K. Emery, C.-C. Chen, J. Gao, G. Li, Y. Yang, Nat. Commun. 2013, 4, 1446.
16. Z. He, C. Zhong, S. Su, M. Xu, H. Wu, Y. Cao, Nat. Photon. 2012, 6, 591.
17. W. Li, A. Furlan, K. H. Hendriks, M. M. Wienk, R. A. J. Janssen, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5529.
18. 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.
19. S. Zhang, L. Ye, W. Zhao, D. Liu, H. Yao, J. Hou, Macromolecules 2014, 47, 4653.
20. S. Li, M. Lei, M. Lv, S. E. Watkins, Z. a. Tan, J. Zhu, J. Hou, X. Chen, Y. Li, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1569.
21. C. Cui, W.-Y. Wong, Y. Li, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2276.
22. C. R. McNeill, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5653.
23. N. Zhou, H. Lin, S. J. Lou, X. Yu, P. Guo, E. F. Manley, S. Loser, P. Hartnett, H. Huang, M. R. Wasielewski, L. X. Chen, R. P. H. Chang, A. Facchetti, T. J. Marks, Adv. Energy Mater. 2014, 4, DOI: 10.1002/aenm.201300785.
24. E. Pavlopoulou, C. S. Kim, S. S. Lee, Z. Chen, A. Facchetti, M. F. Toney, Y.-L. Loo, Chem. Mater. 2014, 26, 5020.
25. H. Yan, B. A. Collins, E. Gann, C. Wang, H. Ade, C. R. McNeill, ACS Nano 2011, 6, 677.
26. M. Schubert, B. A. Collins, H. Mangold, I. A. Howard, W. Schindler, K. Vandewal, S. Roland, J. Behrends, F. Kraffert, R. Steyrleuthner, Z. Chen, K. Fostiropoulos, R. Bittl, A. Salleo, A. Facchetti, F. Laquai, H. W. Ade, D. Neher, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 4068.
27. B. C. Thompson, B. J. Kim, D. F. Kavulak, K. Sivula, C. Mauldin, J. M. J. Fréchet, Macromolecules 2007, 40, 7425.
28. Y. Liang, D. Feng, Y. Wu, S.-T. Tsai, G. Li, C. Ray, L. Yu, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7792.
29. A. T. Yiu, P. M. Beaujuge, O. P. Lee, C. H. Woo, M. F. Toney, J. M. J. Fréchet, J. Am. Chem. Soc. 2011, 134, 2180.
30. 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.
31. 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.
32. W. Li, K. H. Hendriks, A. Furlan, W. S. C. Roelofs, S. C. J. Meskers, M. M. Wienk, R. A. J. Janssen, Adv. Mater. 2014, 26, 1565.
33. I. Meager, R. S. Ashraf, S. Mollinger, B. C. Schroeder, H. Bronstein, D. Beatrup, M. S. Vezie, T. Kirchartz, A. Salleo, J. Nelson, I. McCulloch, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 11537.
34. G. Ren, P.-T. Wu, S. A. Jenekhe, Chem. Mater. 2010, 22, 2020.
35. S. Ko, E. T. Hoke, L. Pandey, S. Hong, R. Mondal, C. Risko, Y. Yi, R. Noriega, M. D. McGehee, J.-L. Brédas, A. Salleo, Z. Bao, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 5222.
36. B. Burkhart, P. P. Khlyabich, B. C. Thompson, Macromolecules 2012, 45, 3740.
37. K. R. Graham, C. Cabanetos, J. P. Jahnke, M. N. Idso, A. El Labban, G. O. Ngongang Ndjawa, T. Heumueller, K. Vandewal, A. Salleo, B. F. Chmelka, A. Amassian, P. M. Beaujuge, M. D. McGehee, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 9608.
38. B. Friedel, C. R. McNeill, N. C. Greenham, Chem. Mater. 2010, 22, 3389.
39. C.-H. Cho, H. J. Kim, H. Kang, T. J. Shin, B. J. Kim, J. Mater. Chem. 2012, 22, 14236.
40. K.-H. Kim, H. Kang, H. J. Kim, P. S. Kim, S. C. Yoon, B. J. Kim, Chem. Mater. 2012, 24, 2373.
41. Y.-J. Hwang, T. Earmme, S. Subramaniyan, S. A. Jenekhe, Chem. Commun. 2014, 50, 10801.
42. S.-H. Liao, H.-J. Jhuo, Y.-S. Cheng, S.-A. Chen, Adv. Mater. 2013, 25, 4766.
43. H. Yan, Z. Chen, Y. Zheng, C. Newman, J. R. Quinn, F. Dotz, M. Kastler, A. Facchetti, Nature 2009, 457, 679.
44. W. Lee, G.-H. Kim, S.-J. Ko, S. Yum, S. Hwang, S. Cho, Y.-H. Shin, J. Y. Kim, H. Y. Woo, Macromolecules 2014, 47, 1604.
45. K.-H. Kim, S. Park, H. Yu, H. Kang, I. Song, J. H. Oh, B. J. Kim, Chem. Mater. 2014, 26, 6963.
46. J. K. Lee, W. L. Ma, C. J. Brabec, J. Yuen, J. S. Moon, J. Y. Kim, K. Lee, G. C. Bazan, A. J. Heeger, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3619.
47. R. Steyrleuthner, R. Di Pietro, B. A. Collins, F. Polzer, S. Himmelberger, M. Schubert, Z. Chen, S. Zhang, A. Salleo, H. Ade, A. Facchetti, D. Neher, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4245.
48. X. Guo, F. S. Kim, M. J. Seger, S. A. Jenekhe, M. D. Watson, Chem. Mater. 2012, 24, 1434.
49. B. A. Collins, Z. Li, J. R. Tumbleston, E. Gann, C. R. McNeill, H. Ade, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 65.
50. S. Swaraj, C. Wang, H. Yan, B. Watts, J. Lüning, C. R. McNeill, H. Ade, Nano Lett. 2010, 10, 2863.
51. E. Gann, A. T. Young, B. A. Collins, H. Yan, J. Nasiatka, H. A. Padmore, H. Ade, A. Hexemer, C. Wang, Rev. Sci. Instrum. 2012, 83, 045110.
52. J. A. Bartelt, Z. M. Beiley, E. T. Hoke, W. R. Mateker, J. D. Douglas, B. A. Collins, J. R. Tumbleston, K. R. Graham, A. Amassian, H. Ade, J. M. J. Fréchet, M. F. Toney, M. D. McGehee, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 364.
53. S. Sweetnam, K. R. Graham, G. O. Ngongang Ndjawa, T. Heumüller, J. A. Bartelt, T. M. Burke, W. Li, W. You, A. Amassian, M. D. McGehee, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 14078.
54. J. J. Dittmer, E. A. Marseglia, R. H. Friend, Adv. Mater. 2000, 12, 1270.
55. B. Qi, J. Wang, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 8972.