Solution deposited bulk heterojunction organic solar cells are viewed as one of the most promising alternative energy sources because of their ease of processing and their potential to be produced using large scale techniques such as roll-to-roll, newspaper style, coating. Since organic materials have a relatively low dielectric constant the dissociation of an excited electron–hole pair into free collectable charge carriers is inefficient in many cases. Often the excited electron–hole pairs recombine back to the ground state in a process known as geminate recombination before they ever fully dissociate into free charge carriers. Even after dissociation, free holes and electrons can encounter each other once more and subsequently recombine back to the ground state in a process known as nongeminate recombination. In both cases the incident photon energy is lost and fewer carriers are collected at the electrodes. Hence, charge carrier recombination is one of the key loss mechanisms in organic solar cells. In this review the latest on geminate and nongeminate recombination is discussed.

Abstract Charge transport and nongeminate recombination are investigated in two solution‐processed small molecule bulk heterojunction solar cells consisting of diketopyrrolopyrrole (DPP)‐based donor molecules, mono‐DPP and bis‐DPP, blended with [6,6]‐phenyl‐C71‐butyric acid methyl ester (PCBM). While the bis‐DPP system exhibits a high fill factor (62%) the mono‐DPP system suffers from pronounced voltage dependent losses, which limit both the fill factor (46%) and short circuit current. A method to determine the average charge carrier density, recombination current, and effective carrier lifetime in operating solar cells as a function of applied bias is demonstrated. These results and light intensity measurements of the current‐voltage characteristics indicate that the mono‐DPP system is severely limited by nongeminate recombination losses. Further analysis reveals that the most significant factor leading to the difference in fill factor is the comparatively poor hole transport properties in the mono‐DPP system (2 × 10 −5 cm 2 V −1 s −1 versus 34 × 10 −5 cm 2 V −1 s −1 ). These results suggest that future design of donor molecules for organic photovoltaics should aim to increase charge carrier mobility thereby enabling faster sweep out of charge carriers before they are lost to nongeminate recombination.

In this report, we demonstrate that parasitic leakage currents dominate the current voltage characteristics of organic solar cells measured under illumination intensities less than one sun when the device shunt resistance is too low (<106 Ω cm2). The implications of such effects on common interpretations of the light intensity dependence of the solar cell open circuit voltage, fill factor, short circuit current, and power conversion efficiency are discussed in detail.

By combining the molecular donor p-DTS(FBTTh2)2 with a readily produced perylene diimide acceptor we are able to achieve a power conversion efficiency of 3.0%, making this one of the most efficient non-fullerene organic solar cells to date. The reduced power conversion efficiency of the present system compared to the use of phenyl-C71-butyric acid methyl ester as an electron acceptor is shown to primarily be related to a significant reduction in the internal quantum efficiency. These results indicate the potential of small-molecule:non-fullerene bulk-heterojunction organic photovoltaics. As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.

ABSTRACT Recent measurements in poly(3,4‐ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) films show that capacitance scales with film volume. We discuss the ramifications of this finding and propose a simple model that describes capacitance in terms of sites in which ions injected from the electrolyte replace holes that are extracted from the film by a metal contact. We propose that volumetric capacitance is inversely proportional to the average distance between these sites. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2016 , 54 , 1433–1436

Analysis of measured charge-carrier mobilities and fill factors in solution-processable small-molecule bulk-heterojunction solar cells reveals that in order to achieve a high FF, the hole and electron mobilities must be >10−4 cm 2 V−1 s−1. Neat-film mobility measurements are also found to be a useful predictor of the maximum blend film mobility and FF obtained in blend film solar cells. As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.

Summary Circadian rhythms result from cell-intrinsic timing mechanisms that impact health and disease 1,2 . To date, however, neural circadian research has largely focused on the hypothalamic circuitry of nocturnal rodents 3 . Whether circadian rhythms exist in human brain cells is unknown. Here we show bona fide circadian rhythms in human neurons, glia, cerebral organoids, and cerebral organoid slices (ALI-COs) 4–8 . Human neural circadian rhythms are synchronised by physiological timing cues such as glucocorticoids and daily temperature cycles, and these rhythms are temperature-compensated across the range of normal human brain temperatures 9 . Astrocyte rhythms are phase-advanced relative to other cultures and they modulate neuronal clock responses to temperature shift. Cerebral organoid rhythms are more robust at physiological brain temperatures; the relative amplitude of these rhythms increases over time in culture and their resetting capacity recapitulates key neurodevelopmental transitions in glucocorticoid signalling 10–14 . Remarkably, organoid post-transcriptional bioluminescent clock reporter rhythms are retained even when those of their putative transcriptional drivers are indiscernible 15 , and electrophysiology recordings confirm circadian rhythms in functional activity of monocultures, organoids, and ALI-COs. Around one third of the cerebral organoid proteome and phosphoproteome are circadian-rhythmic, with temporal consolidation of disease-relevant neural processes. Finally, we show that human brain organoid rhythms can be modulated and disrupted by commonly used brain-permeant drugs and mistimed cortisol exposure, respectively. Our results demonstrate that human brain cells and tissues develop their own circadian oscillations and that canonical mechanisms of the circadian clockwork may be inadequate to explain these rhythmic phenomena. 2D and 3D human neural cultures represent complementary and tractable models for exploring the emergence, disruption, and mechanics of the circadian neural clockwork, with important implications for chronobiology, brain function, and brain health.

Bioelectronics hold the key for understanding and treating disease. However, achieving stable, long-term interfaces between electronics and the body remains a challenge. Implantation of a bioelectronic device typically initiates a foreign body response, which can limit long-term recording and stimulation efficacy. Techniques from regenerative medicine have shown a high propensity for promoting integration of implants with surrounding tissue, but these implants lack the capabilities for the sophisticated recording and actuation afforded by electronics. Combining these two fields can achieve the best of both worlds. Here, we show the construction of a hybrid implant system for creating long-term interfaces with tissue. We create implants by combining a microelectrode array with a bioresorbable and remodellable gel. These implants are shown to produce a minimal foreign body response when placed into musculature, allowing us to record long-term electromyographic signals with high spatial resolution. This device platform drives the possibility for a new generation of implantable electronics for long-term interfacing.

Minimally invasive electrodes of cellular scale that approach a bio-integrative level of neural recording could enable the development of scalable brain machine interfaces that stably interface with the same neural populations over long period of time. In this paper, we designed and created NeuroRoots, a bio-mimetic multi-channel implant sharing similar dimension (10μm wide, 1.5μm thick), mechanical flexibility and spatial distribution as axon bundles in the brain. A simple approach of delivery is reported based on the assembly and controllable immobilization of the electrode onto a 35μm microwire shuttle by using capillarity and surface-tension in aqueous solution. Once implanted into targeted regions of the brain, the microwire was retracted leaving NeuroRoots in the biological tissue with minimal surgical footprint and perturbation of existing neural architectures within the tissue. NeuroRoots was implanted using a platform compatible with commercially available electrophysiology rigs and with measurements of interests in behavioral experiments in adult rats freely moving into maze. We demonstrated that NeuroRoots electrodes reliably detected action potentials for at least 7 weeks and the signal amplitude and shape remained relatively constant during long-term implantation. This research represents a step forward in the direction of developing the next generation of seamless brain-machine interface to study and modulate the activities of specific sub- populations of neurons, and to develop therapies for a plethora of neurological diseases.