In organic photovoltaics (OPVs), photocurrent generation is limited by absorption and exciton diffusion in the active layer. In this work, we describe the energy sensitization of C60 simultaneously by two chromophores at high volume concentrations (50%). This sensitization strategy takes advantage of the intense absorption of the sensitizers and the exceptional electron conduction and exciton diffusion length of C60 resulting in a 30% increase in photoresponse of the C60-based sensitized acceptor layer between λ = 450 nm and 670 nm and power conversion efficiency under simulated AM 1.5 G illumination. In (2,4-bis[4-(N,N-diphenylamino)-2,6-dihydroxyphenyl] squaraine)/C60 devices, sensitization results in an increase in JSC from 6.5 ± 0.2 mA/cm2 to 8.6 ± 0.2 mA/cm2 without compromising VOC or FF. These results demonstrate the robust nature of this sensitization scheme and its broad potential for application in OPVs.

1.
W.
Siyi
,
I. M.
Elizabeth
,
M. D.
Perez
,
G.
Laurent
,
W.
Guodan
,
I. D.
Peter
,
R. F.
Stephen
, and
E. T.
Mark
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
233304
(
2009
).
2.
S.
Wang
,
L.
Hall
,
V. V.
Diev
,
R.
Haiges
,
G.
Wei
,
X.
Xiao
,
P. I.
Djurovich
,
S. R.
Forrest
, and
M. E.
Thompson
,
Chem. Mater.
23
,
4789
4798
(
2011
).
3.
J. D.
Zimmerman
,
X.
Xiao
,
C. K.
Renshaw
,
S.
Wang
,
V. V.
Diev
,
M. E.
Thompson
, and
S. R.
Forrest
,
Nano Lett.
12
,
4366
4371
(
2012
).
4.
P.-L. T.
Boudreault
,
A.
Najari
, and
M.
Leclerc
,
Chem. Mater.
23
,
456
469
(
2011
).
5.
Z.
Zhu
,
D.
Waller
,
R.
Gaudiana
,
M.
Morana
,
D.
Muhlbacher
,
M.
Scharber
, and
C.
Brabec
,
Macromolecules
40
,
1981
1986
(
2007
).
6.
B. P.
Rand
,
J.
Xue
,
F.
Yang
, and
S. R.
Forrest
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
233508
(
2005
).
7.
Y.
Sun
,
G. C.
Welch
,
W. L.
Leong
,
C. J.
Takacs
,
G. C.
Bazan
, and
A. J.
Heeger
,
Nat. Mater.
11
,
44
48
(
2012
).
8.
A. B.
Tamayo
,
X.-D.
Dang
,
B.
Walker
,
J.
Seo
,
T.
Kent
, and
T.-Q.
Nguyen
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
103301
(
2009
).
9.
X.
Xiao
,
G.
Wei
,
S.
Wang
,
J. D.
Zimmerman
,
C. K.
Renshaw
,
M. E.
Thompson
, and
S. R.
Forrest
,
Adv. Mater.
24
,
1956
1960
(
2012
).
10.
J. D.
Zimmerman
,
B. E.
Lassiter
,
X.
Xiao
,
K.
Sun
,
A.
Dolocan
,
R.
Gearba
,
D. A. Vanden
Bout
,
K. J.
Stevenson
,
P.
Wickramasinghe
,
M. E.
Thompson
, and
S. R.
Forrest
,
ACS Nano
7
,
9268
9275
(
2013
).
11.
C.
Trinh
,
K. O.
Kirlikovali
,
A. N.
Bartynski
,
C. J.
Tassone
,
M. F.
Toney
,
G. F.
Burkhard
,
M. D.
McGehee
,
P. I.
Djurovich
, and
M. E.
Thompson
,
J. Am. Chem. Soc.
135
,
11920
11928
(
2013
).
12.
J.
Peet
,
A. B.
Tamayo
,
X. D.
Dang
,
J. H.
Seo
, and
T. Q.
Nguyen
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
163306
(
2008
).
13.
J.-S.
Huang
,
T.
Goh
,
X.
Li
,
M. Y.
Sfeir
,
E. A.
Bielinski
,
S.
Tomasulo
,
M. L.
Lee
,
N.
Hazari
, and
A. D.
Taylor
,
Nat. Photon.
7
,
479
485
(
2013
).
14.
Y. J.
Cho
,
J. Y.
Lee
,
B. D.
Chin
, and
S. R.
Forrest
,
Org. Electron.
14
,
1081
1085
(
2013
).
15.
T.
Ameri
,
G.
Dennler
,
C.
Lungenschmied
, and
C. J.
Brabec
,
Energy Environ. Sci.
2
,
347
363
(
2009
).
16.
T.
Ameri
,
N.
Li
, and
C. J.
Brabec
,
Energy Environ. Sci.
6
,
2390
2413
(
2013
).
17.
J.
You
,
L.
Dou
,
K.
Yoshimura
,
T.
Kato
,
K.
Ohya
,
T.
Moriarty
,
K.
Emery
,
C.-C.
Chen
,
J.
Gao
,
G.
Li
, and
Y.
Yang
,
Nat. Commun.
4
,
1446
(
2013
).
18.
T.
Ameri
,
P.
Khoram
,
J.
Min
, and
C. J.
Brabec
,
Adv. Mater.
25
,
4245
4266
(
2013
).
19.
L.
Yang
,
L.
Yan
, and
W.
You
,
J. Phys. Chem. Lett.
4
,
1802
1810
(
2013
).
20.
P.
Sullivan
,
A.
Duraud
,
l.
Hancox
,
N.
Beaumont
,
G.
Mirri
,
J. H. R.
Tucker
,
R. A.
Hatton
,
M.
Shipman
, and
T. S.
Jones
,
Adv. Energy Mater.
1
,
352
355
(
2011
).
21.
S.
Kazaoui
,
N.
Minami
,
Y.
Tanabe
,
H. J.
Byrne
,
A.
Eilmes
, and
P.
Petelenz
,
Phys. Rev. B
58
,
7689
7700
(
1998
).
22.
G.
Wei
,
X.
Xiao
,
S.
Wang
,
K.
Sun
,
K. J.
Bergemann
,
M. E.
Thompson
, and
S. R.
Forrest
,
ACS Nano
6
,
972
978
(
2012
).
23.
A. N.
Bartynski
,
C.
Trinh
,
A.
Panda
,
K.
Bergemann
,
B. E.
Lassiter
,
J. D.
Zimmerman
,
S. R.
Forrest
, and
M. E.
Thompson
,
Nano Lett.
13
,
3315
3320
(
2013
).
24.
T.
Forster
,
Discuss. Faraday Soc.
27
,
7
17
(
1959
).
25.
C. W.
Schlenker
,
V. S.
Barlier
,
S. W.
Chin
,
M. T.
Whited
,
R. E.
McAnally
,
S. R.
Forrest
, and
M. E.
Thompson
,
Chem. Mater.
23
,
4132
4140
(
2011
).
26.
N. C.
Giebink
,
G. P.
Wiederrecht
,
M. R.
Wasielewski
, and
S. R.
Forrest
,
Phys. Rev. B
82
,
155305
(
2010
).
27.
C. H.
Seaman
,
Sol. Energy
29
,
291
298
(
1982
).
You do not currently have access to this content.