Procedures for testing organic solar cell devices and modules with respect to stability and operational lifetime are described. The descriptions represent a consensus of the discussion and conclusions reached during the first 3 years of the international summit on OPV stability (ISOS). The procedures include directions for shelf life testing, outdoor testing, laboratory weathering testing and thermal cycling testing, as well as guidelines for reporting data. These procedures are not meant to be qualification tests, but rather generally agreed test conditions and practices to allow ready comparison between laboratories and to help improving the reliability of reported values. Failure mechanisms and detailed degradation mechanisms are not covered in this report.

Organic solar cells demonstrate external quantum efficiencies and fill factors approaching those of conventional photovoltaic technologies. However, as compared with the optical gap of the absorber materials, their open-circuit voltage is much lower, largely due to the presence of significant non-radiative recombination. Here, we study a large data set of published and new material combinations and find that non-radiative voltage losses decrease with increasing charge-transfer-state energies. This observation is explained by considering non-radiative charge-transfer-state decay as electron transfer in the Marcus inverted regime, being facilitated by a common skeletal molecular vibrational mode. Our results suggest an intrinsic link between non-radiative voltage losses and electron-vibration coupling, indicating that these losses are unavoidable. Accordingly, the theoretical upper limit for the power conversion efficiency of single-junction organic solar cells would be reduced to about 25.5% and the optimal optical gap increases to 1.45–1.65 eV, that is, 0.2–0.3 eV higher than for technologies with minimized non-radiative voltage losses. The conversion efficiency of organic solar cells suffers from their low open-circuit voltages. Here, the authors expose a link between electron-vibrations coupling and non-radiative recombinations, derive a new limit for the efficiency of organic solar cells, and redefine their optimal optical gap.

Abstract The understanding and applications of organic semiconductors have shown remarkable progress in recent years. This material class has been developed from being a lab curiosity to the basis of first successful products as small organic LED (OLED) displays; other areas of application such as OLED lighting and organic photovoltaics are on the verge of broad commercialization. Organic semiconductors are superior to inorganic ones for low‐cost and large‐area optoelectronics due to their flexibility, easy deposition, and broad variety, making tailor‐made materials possible. However, electrical doping of organic semiconductors, i.e. the controlled adjustment of Fermi level that has been extremely important to the success of inorganic semiconductors, is still in its infancy. This review will discuss recent work on both fundamental principles and applications of doping, focused primarily to doping of evaporated organic layers with molecular dopants. Recently, both p‐ and n‐type molecular dopants have been developed that lead to efficient and stable doping of organic thin films. Due to doping, the conductivity of the doped layers increases several orders of magnitude and allows for quasi‐Ohmic contacts between organic layers and metal electrodes. Besides reducing voltage losses, doping thus also gives design freedom in terms of transport layer thickness and electrode choice. The use of doping in applications like OLEDs and organic solar cells is highlighted in this review. Overall, controlled molecular doping can be considered as key enabling technology for many different organic device types that can lead to significant improvements in efficiencies and lifetimes.

Thorough measurements of the optical constants of CH₃NH₃PbI₃are used to determine the limiting parasitic losses in solar cells revealing up to 100% IQE and excellent performance at oblique incidence.

Abstract Organic solar cells have the potential to become the cheapest form of electricity, beating even silicon photovoltaics. This article summarizes the state of the art in the field, highlighting research challenges, mainly the need for an efficiency increase as well as an improvement in long‐term stability. It discusses possible current and future applications, such as building integrated photovoltaics or portable electronics. Finally, the environmental footprint of this renewable energy technology is evaluated, highlighting the potential to be the energy generation technology with the lowest carbon footprint of all.

In this paper we focus on the current status of organic solar cells based on small molecules. Since their discovery, much progress has been made, and the main steps are highlighted that led to the current state-of-the-art devices. However, organic solar cells still need to be improved further, and the main strategies for improving the power conversion efficiency, namely raising the open circuit voltage V(oc) and increasing the short circuit current density J(sc), are discussed. In theory, power conversion efficiencies of around 15% should be possible with a single heterojunction; for higher efficiencies, stacked solar cell concepts have to be employed.

Abstract The effect of injection and extraction barriers on flat heterojunction (FHJ) and bulk heterojunction (BHJ) organic solar cells is analyzed. The barriers are realized by a combination of p‐type materials with HOMOs varying between –5.0 and –5.6 eV as hole‐transport layer (HTL) and as donor in vacuum‐evaporated multilayer p‐i‐metal small‐molecule solar cells. The HTL/donor interface can be seen as a model for the influence of contacts in organic solar cells in general. Using drift‐diffusion simulations we are well able to reproduce and explain the experimental I– V curves qualitatively. In FHJ solar cells the open‐circuit voltage ( V oc ) is determined by the donor and is independent of the HTL. In BHJ solar cells, however, V oc decreases if injection barriers are present. This different behavior is caused by a blocking of the charge carriers at a spatially localized donor/acceptor heterojunction, which is only present in the FHJ solar cells. The forward current is dominated by the choice of HTL. An energy mismatch in the HOMOs leads to kinks in the I–V curves in the cases for which V oc is independent of the HTL.

A general strategy for the in-plane structuring of organic–inorganic perovskite films is presented. The method is used to fabricate an industrially relevant distributed feedback (DFB) cavity, which is a critical step toward all-electrially pumped injection laser diodes. This approach opens the prospects of perovskite materials for much improved optical control in LEDs, solar cells, and also toward applications as optical devices. 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.