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2014 | OriginalPaper | Buchkapitel

High-Performance Bulk-Heterojunction Polymer Solar Cells

verfasst von : Fang-Chung Chen, Chun-Hsien Chou, Ming-Kai Chuang

Erschienen in: Low-cost Nanomaterials

Verlag: Springer London

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Abstract

Most of the high-efficiency organic photovoltaic devices (OPVs) reported to date have been fabricated based on the concept of a bulk heterojunction, where a conjugated polymer (donor) and a soluble fullerene (acceptor) form an interpenetrating network featuring a large donor–acceptor interfacial area. In this chapter, we first introduce the fundamentals of OPVs and then review the recent progress related to OPVs based on conjugated polymers. We then discuss the annealing approaches that have been used to optimize the morphologies of the photoactive layers, including thermal annealing and solvent annealing, and describe the engineering of the interfaces at the contacts between the polymer blends and the metal electrodes. Next, we outline the two most common optical methods for improving the light absorption efficiency of OPVs: the use of optical spacers and the triggering of surface plasmons. Finally, we summarize the development of low-band-gap polymers for the absorption of long-wavelength photons from solar irradiation and provide a brief outlook of the future use of OPVs.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Reineke S, Lindner F, Schwartz G, Seidler N, Walzer K, Lüssem B, Leo K (2009) Nature 459:234CrossRef Reineke S, Lindner F, Schwartz G, Seidler N, Walzer K, Lüssem B, Leo K (2009) Nature 459:234CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Capelli R, Toffanin S, Generali G, Usta H, Facchetti A, Muccini M (2010) Nat Mater 9:496CrossRef Capelli R, Toffanin S, Generali G, Usta H, Facchetti A, Muccini M (2010) Nat Mater 9:496CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Bredas J-L, Norton JE, Cornil J, Coropceanu V (2009) Acc Chem Res 42:1691CrossRef Bredas J-L, Norton JE, Cornil J, Coropceanu V (2009) Acc Chem Res 42:1691CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Roes AL, Alsema EA, Blok K, Patel MK (2009) Prog Photovoltaics Res Appl 17:372CrossRef Roes AL, Alsema EA, Blok K, Patel MK (2009) Prog Photovoltaics Res Appl 17:372CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Padinger F, Rittberger RS, Sariciftci NS (2003) Adv Funct Mater 13:85CrossRef Padinger F, Rittberger RS, Sariciftci NS (2003) Adv Funct Mater 13:85CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Erb T, Zhokhavets U, Gobsch G, Raleva S, Stuhn B, Schilinsky P, Waldauf C, Brabec CJ (2005) Adv Funct Mater 15:1193CrossRef Erb T, Zhokhavets U, Gobsch G, Raleva S, Stuhn B, Schilinsky P, Waldauf C, Brabec CJ (2005) Adv Funct Mater 15:1193CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Ma W, Yang C, Gong X, Lee K, Heeger AJ (2005) Adv Funct Mater 15:1617CrossRef Ma W, Yang C, Gong X, Lee K, Heeger AJ (2005) Adv Funct Mater 15:1617CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Li G, Shrotriya V, Huang JS, Yao Y, Moriarty T, Emery K, Yang Y (2005) Nat Mater 4:864CrossRef Li G, Shrotriya V, Huang JS, Yao Y, Moriarty T, Emery K, Yang Y (2005) Nat Mater 4:864CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Chen FC, Ko CJ, Wu JL, Chen WC (2010) Sol Energy Mater Sol Cells 94:2426CrossRef Chen FC, Ko CJ, Wu JL, Chen WC (2010) Sol Energy Mater Sol Cells 94:2426CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Jin SH, Naidu BVK, Jeon HS, Park SM, Park JS, Km SC, Lee JW, Gal YS (2007) Sol Energy Mater Sol Cells 91:1187CrossRef Jin SH, Naidu BVK, Jeon HS, Park SM, Park JS, Km SC, Lee JW, Gal YS (2007) Sol Energy Mater Sol Cells 91:1187CrossRef
22.
23.
Zurück zum Zitat Brabec CJ, Shaheen SE, Winder C, Sariciftci NS, Denk P (2002) Appl Phys Lett 80:1288CrossRef Brabec CJ, Shaheen SE, Winder C, Sariciftci NS, Denk P (2002) Appl Phys Lett 80:1288CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Jiang X, Xu H, Yang L, Shi M, Wang M, Chen H (2009) Sol Energy Mater Sol Cells 93:650CrossRef Jiang X, Xu H, Yang L, Shi M, Wang M, Chen H (2009) Sol Energy Mater Sol Cells 93:650CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Chen FC, Wu JL, Yang SS, Hsieh KH, Chen WC (2008) J Appl Phys 103:103721CrossRef Chen FC, Wu JL, Yang SS, Hsieh KH, Chen WC (2008) J Appl Phys 103:103721CrossRef
26.
29.
30.
Zurück zum Zitat Zhou YH, Zhang FL, Tvingstedt K, Tian WJ, Inganäs O (2008) Appl Phys Lett 93:033302CrossRef Zhou YH, Zhang FL, Tvingstedt K, Tian WJ, Inganäs O (2008) Appl Phys Lett 93:033302CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Tvingstedt K, Andersson V, Zhang F, Inganas O (2007) Appl Phys Lett 91:123514CrossRef Tvingstedt K, Andersson V, Zhang F, Inganas O (2007) Appl Phys Lett 91:123514CrossRef
32.
Zurück zum Zitat Tvingstedt K, Zilio SD, Inganäs O, Tormen M (2008) Opt Express 16:21608CrossRef Tvingstedt K, Zilio SD, Inganäs O, Tormen M (2008) Opt Express 16:21608CrossRef
33.
Zurück zum Zitat Forberich J, Dennler G, Scharber MC, Hingerl K, Fromherz T, Braber CJ (2008) Thin Solid Films 516:7167CrossRef Forberich J, Dennler G, Scharber MC, Hingerl K, Fromherz T, Braber CJ (2008) Thin Solid Films 516:7167CrossRef
34.
35.
Zurück zum Zitat Tumbleston JR, Ko DH, Samulski ET, Lopez R (2009) Opt Express 17:7670CrossRef Tumbleston JR, Ko DH, Samulski ET, Lopez R (2009) Opt Express 17:7670CrossRef
36.
Zurück zum Zitat Ko DH, Tumbleston JR, Zhang L, Williams S, DeSimone JM, Lopez R, Samulski ET (2009) Nano Lett 9:2742CrossRef Ko DH, Tumbleston JR, Zhang L, Williams S, DeSimone JM, Lopez R, Samulski ET (2009) Nano Lett 9:2742CrossRef
37.
38.
Zurück zum Zitat Lindquist NC, Luhman WA, Oh SH, Holmes RJ (2008) Appl Phys Lett 93:123308CrossRef Lindquist NC, Luhman WA, Oh SH, Holmes RJ (2008) Appl Phys Lett 93:123308CrossRef
39.
Zurück zum Zitat Kim JY, Kim SH, Lee HH, Lee K, Ma WL, Gong X, Heeger AJ (2006) Adv Mater 18:572CrossRef Kim JY, Kim SH, Lee HH, Lee K, Ma WL, Gong X, Heeger AJ (2006) Adv Mater 18:572CrossRef
40.
Zurück zum Zitat Gilot J, Barbu I, Wienk MM, Janssen RAJ (2007) Appl Phys Lett 91:113520CrossRef Gilot J, Barbu I, Wienk MM, Janssen RAJ (2007) Appl Phys Lett 91:113520CrossRef
42.
Zurück zum Zitat Andersson BV, Huang DM, Moulé AJ, Inganäs O (2009) Appl Phys Lett 94:043302CrossRef Andersson BV, Huang DM, Moulé AJ, Inganäs O (2009) Appl Phys Lett 94:043302CrossRef
46.
47.
Zurück zum Zitat Morfa AJ, Rowlen KL, Reilly TH, Romero MJ, van de Lagemaat J (2008) Appl Phys Lett 92:013504CrossRef Morfa AJ, Rowlen KL, Reilly TH, Romero MJ, van de Lagemaat J (2008) Appl Phys Lett 92:013504CrossRef
48.
Zurück zum Zitat Chen FC, Wu JL, Lee CL, Hong Y, Kuo CH, Huang MH (2009) Appl Phys Lett 95:013305CrossRef Chen FC, Wu JL, Lee CL, Hong Y, Kuo CH, Huang MH (2009) Appl Phys Lett 95:013305CrossRef
49.
Zurück zum Zitat Wu JL, Chen FC, Hsiao YS, Chien FC, Chen P, Kuo CH, Huang MH, Hsu CS (2011) ACS Nano 5:959CrossRef Wu JL, Chen FC, Hsiao YS, Chien FC, Chen P, Kuo CH, Huang MH, Hsu CS (2011) ACS Nano 5:959CrossRef
51.
Zurück zum Zitat Xue M, Li L, Tremolet de Villers BJ, Shen H, Zhu J, Yu Z, Stieg AZ, Pei Q, Schwartz BJ, Wang KL (2011) Appl Phys Lett 98:253302CrossRef Xue M, Li L, Tremolet de Villers BJ, Shen H, Zhu J, Yu Z, Stieg AZ, Pei Q, Schwartz BJ, Wang KL (2011) Appl Phys Lett 98:253302CrossRef
52.
53.
Zurück zum Zitat Tvingstedt K, Persson NK, Inganas O, Rahachou A, Zozoulenko IV (2007) Appl Phys Lett 91:113514CrossRef Tvingstedt K, Persson NK, Inganas O, Rahachou A, Zozoulenko IV (2007) Appl Phys Lett 91:113514CrossRef
54.
Zurück zum Zitat Li X, Choy WCH, Hou L, Xie F, Sha WEI, Ding B, Guo X, Li Y, Hou J, You J, Yang Y (2012) Adv Mater 22:3046CrossRef Li X, Choy WCH, Hou L, Xie F, Sha WEI, Ding B, Guo X, Li Y, Hou J, You J, Yang Y (2012) Adv Mater 22:3046CrossRef
55.
56.
57.
Zurück zum Zitat Scharber MC, Mühlbacher D, Koppe M, Denk P, Waldauf C, Heeger AJ, Brabec CJ (2006) Adv Mater 18:789CrossRef Scharber MC, Mühlbacher D, Koppe M, Denk P, Waldauf C, Heeger AJ, Brabec CJ (2006) Adv Mater 18:789CrossRef
58.
Zurück zum Zitat Liang Y, Feng D, Wu Y, Tsai ST, Li G, Ray C, Yu L (2009) J Am Chem Soc 131:7792CrossRef Liang Y, Feng D, Wu Y, Tsai ST, Li G, Ray C, Yu L (2009) J Am Chem Soc 131:7792CrossRef
59.
Zurück zum Zitat Liang Y, Xu Z, Xia J, Tsai ST, Wu Y, Li G, Ray C, Yu L (2010) Adv Mater 22:E135CrossRef Liang Y, Xu Z, Xia J, Tsai ST, Wu Y, Li G, Ray C, Yu L (2010) Adv Mater 22:E135CrossRef
60.
Zurück zum Zitat Chen HY, Hou J, Zhang S, Liang Y, Yang G, Yang Y, Yu L, Wu Y, Li G (2009) Nat Photonics 3:649CrossRef Chen HY, Hou J, Zhang S, Liang Y, Yang G, Yang Y, Yu L, Wu Y, Li G (2009) Nat Photonics 3:649CrossRef
61.
Zurück zum Zitat Huo L, Zhang S, Guo X, Xu F, Li Y, Hou J (2011) Angew Chem Int Ed 50:9697CrossRef Huo L, Zhang S, Guo X, Xu F, Li Y, Hou J (2011) Angew Chem Int Ed 50:9697CrossRef
62.
Zurück zum Zitat Dennler G, Scharber MC, Ameri T, Denk P, Forberich K, Waldauf C, Brabec CJ (2008) Adv Mater 20:579CrossRef Dennler G, Scharber MC, Ameri T, Denk P, Forberich K, Waldauf C, Brabec CJ (2008) Adv Mater 20:579CrossRef
Metadaten
Titel
High-Performance Bulk-Heterojunction Polymer Solar Cells
verfasst von
Fang-Chung Chen
Chun-Hsien Chou
Ming-Kai Chuang
Copyright-Jahr
2014
Verlag
Springer London
DOI
https://doi.org/10.1007/978-1-4471-6473-9_7