Abstract Adjusting the energy levels and fibrillar morphology is paramount to enhancing the power conversion efficiency (PCE) of organic solar cells (OSCs). In the present study, an increase in the open‐circuit voltage ( V OC ) is facilitated through the elongation of the alkyl chain within AQx (namely AQx‐8), aiming to decrease the free volume ratio (FVR). This reduction in FVR attenuates electron‐phonon coupling, thereby augmenting emission efficiency and diminishing the non‐radiative energy loss (Δ E nr ). To further refine the energy levels and morphological characteristics, the external undecyl chain of AQx‐8 is substituted with a shorter carbon chain and cyclohexane noted for its considerable steric hindrance (AQx‐H). This alteration significantly mitigates intermolecular aggregation, expands the bandgap, and elevates the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy level, culminating in an elevated V OC of 0.923 V in devices based on AQx‐H. Morphological analysis reveals that blends based on AQx‐H exhibit an enhanced multi‐length‐scale fibrillar structure, which is conducive to exciton dissociation and charge transport, thereby contributing to a high fill factor (FF) nearing 80%. Consequently, this study reports one of the highest binary PCEs documented, standing at 19.5% (with certification at 19.0%).

Abstract The structure of molecular aggregates is crucial for charge transport and photovoltaic performance in organic solar cells (OSCs). Herein, the intermolecular interactions and aggregated structures of nonfused‐ring electron acceptors (NFREAs) are precisely regulated through a halogen transposition strategy, resulting in a noteworthy transformation from a 2D‐layered structure to a 3D‐interconnected packing network. Based on the 3D electron transport pathway, the binary and ternary devices deliver outstanding power conversion efficiencies (PCEs) of 17.46 % and 18.24 %, respectively, marking the highest value for NFREA‐based OSCs.

Minimizing energy loss is crucial for breaking through the efficiency bottleneck of organic solar cells (OSCs). The main mechanism of energy loss can be attributed to non‐radiative recombination energy loss (ΔEnr) that occurs due to exciton–vibration coupling. To tackle this challenge, tuning intramolecular noncovalent interactions is strategically utilized to tailor novel fused ring electron acceptors (FREAs). Upon comprehensive analysis of both theoretical and experimental results, this approach can effectively enhance molecular rigidity, suppress structural relaxation, reduce exciton reorganization energy, and weakens exciton−vibration coupling strength. Consequently, the binary OSC device based on Y‐SeSe, which features dual strong intramolecular Se···O noncovalent interactions, achieves an outstanding power conversion efficiency (PCE) of 19.49%, accompanied by an extremely small ΔEnr of 0.184 eV, much lower than those of Y‐SS and Y‐SSe based devices with weaker intramolecular noncovalent interactions. These achievements not only set an efficiency record for selenium‐containing OSCs, but also mark the lowest reported ΔEnr value among high‐performance binary devices. Furthermore, the ternary blend device showcases a remarkable PCE of 20.51%, one of the highest PCEs for single‐junction OSCs. This work demonstrates the effectiveness of intramolecular noncovalent interactions in suppressing exciton–vibration coupling, thereby achieving low‐energy‐loss and high‐efficiency OSCs.

In recent years, China has faced challenges such as energy shortages and environmental pollution. Metal oxides, as biocatalysts, offer promising solutions for biomass energy conversion by enhancing biochemical reaction rates, reducing energy consumption, and improving biomass conversion product quality. This study focuses on using metal-based biocatalysts in the pyrolysis of tobacco, a key cash crop. We prepared aluminum/calcium composite molecular sieves through extraction, calcination, and acid leaching of metal ores. These biocatalysts optimized the tobacco pyrolysis process, improving the composition of bioactive components in the products. Results showed that metal oxide composites effectively facilitated the cleavage and reorganization of tobacco biomolecules, influencing the structure and composition of pyrolysis gases. The presence of alkali metals led to earlier cleavage of tobacco at lower temperatures and increased pyrolysis gas concentration. Specifically, calcium or aluminum increased total weight loss in the 100–300 ℃ range while decreasing maximum weight loss, leading to higher concentrations of low-temperature pyrolysis gases. The optimal catalyst-to-tobacco mass ratio was 2:1 at 500 ℃, maximizing nicotine content, reducing ester formation, and enhancing hydrocarbon biosynthesis. This low-temperature pyrolysis method efficiently releases aroma substances and improves smoke concentration. It offers a practical approach for biomass energy conversion and bioactive substance extraction, providing new insights into metal-based biocatalysts’ role in complex biomass systems.

Minimizing energy loss is crucial for breaking through the efficiency bottleneck of organic solar cells (OSCs). The main mechanism of energy loss can be attributed to non‐radiative recombination energy loss (ΔEnr) that occurs due to exciton–vibration coupling. To tackle this challenge, tuning intramolecular noncovalent interactions is strategically utilized to tailor novel fused ring electron acceptors (FREAs). Upon comprehensive analysis of both theoretical and experimental results, this approach can effectively enhance molecular rigidity, suppress structural relaxation, reduce exciton reorganization energy, and weakens exciton−vibration coupling strength. Consequently, the binary OSC device based on Y‐SeSe, which features dual strong intramolecular Se···O noncovalent interactions, achieves an outstanding power conversion efficiency (PCE) of 19.49%, accompanied by an extremely small ΔEnr of 0.184 eV, much lower than those of Y‐SS and Y‐SSe based devices with weaker intramolecular noncovalent interactions. These achievements not only set an efficiency record for selenium‐containing OSCs, but also mark the lowest reported ΔEnr value among high‐performance binary devices. Furthermore, the ternary blend device showcases a remarkable PCE of 20.51%, one of the highest PCEs for single‐junction OSCs. This work demonstrates the effectiveness of intramolecular noncovalent interactions in suppressing exciton–vibration coupling, thereby achieving low‐energy‐loss and high‐efficiency OSCs.

Abstract Dimerized acceptors show promise in combining the high performance of small‐molecule non‐fullerene acceptors (NFAs) with the excellent stability of polymer acceptors. The central linking units that connect two acceptor molecules together have a profound impact on dimeric acceptor properties and structure‐performance relationships in blended thin films. It is seen that different linkers significantly affect the electronic properties and morphology in blended thin film. The electron‐donating linker elevates the absorption coefficient, affords a lower bandgap, and reduces energy loss, and thus better photovoltaic device performance. Better fibrillar morphology can be obtained. The best material DY‐EDOT‐based device shows a power conversion efficiency (PCE) of 18.21%, an open‐circuit voltage ( V oc ) of 0.924 V, a short‐circuit current density ( J sc ) of 25.20 mA cm −2 , a fill factor (FF) of 78.19%, which is among the highest value for dimerized acceptors. This study reveals the fundamental importance of linker units in determining the dimerized acceptor properties and provides useful strategies for developing oligomeric and polymeric acceptors, which is critical in simultaneously improving the performance and stability of organic solar cells (OSCs).

The photovoltaic conversion efficiency (PCE) of organic solar cells (OSCs) has exceeded 20%, which has met the requirements for commercialisation. In the current stage, the main focus is to balance the performance and stability. It has been shown that all‐polymer formulation can improve device stability, however, PCE is not in satifsfaction, and the batch‐to‐batch variation leads to quality control issues. In this work, we constructed monodispersed tetramer NFA materials named G‐1 and G‐2, to best integrate the merits of small molecule and polymer. It was revealed that different connecting units at the centre could significantly affect the molecular planarity and thin film morphology. The alkene‐bonded tetramer G‐1 had a more regioregular structure, leading to better molecular planarity, and more ordered packing in thin film. More importantly, the oligomeration induced a favourable face‐on orientation, achieved a lower binding energy and a higher photoluminescence yield. As a result, the exciton and charge carrier kinetics was optimized with reduced non‐radiative energy loss. The OSC based on PM6:G‐1 achieved a PCE of 19.6%, which is the highest PCE reported so far for oligomer‐based binary OSC. In addition, the device stability was largely improved, showing a lifetime over 10000 hours in the inverted OSC device.

The photovoltaic conversion efficiency (PCE) of organic solar cells (OSCs) has exceeded 20%, which has met the requirements for commercialisation. In the current stage, the main focus is to balance the performance and stability. It has been shown that all‐polymer formulation can improve device stability, however, PCE is not in satifsfaction, and the batch‐to‐batch variation leads to quality control issues. In this work, we constructed monodispersed tetramer NFA materials named G‐1 and G‐2, to best integrate the merits of small molecule and polymer. It was revealed that different connecting units at the centre could significantly affect the molecular planarity and thin film morphology. The alkene‐bonded tetramer G‐1 had a more regioregular structure, leading to better molecular planarity, and more ordered packing in thin film. More importantly, the oligomeration induced a favourable face‐on orientation, achieved a lower binding energy and a higher photoluminescence yield. As a result, the exciton and charge carrier kinetics was optimized with reduced non‐radiative energy loss. The OSC based on PM6:G‐1 achieved a PCE of 19.6%, which is the highest PCE reported so far for oligomer‐based binary OSC. In addition, the device stability was largely improved, showing a lifetime over 10000 hours in the inverted OSC device.