Tailoring tandem organics Tandem solar cells can boost efficiency by using a wider range of the solar spectrum. The bandgap of organic semiconductors can be tuned over a wide range, but, for a two-terminal device that directly connects the cells, the currents produced must be nearly equal. Meng et al. used a semiempirical analysis to choose well-matched top- and bottom-cell active layers. They used solution processing to fabricate an inverted tandem device that has a power conversion efficiency as high as 17.4%. Science , this issue p. 1094

Three small molecules named DR3TBDTT, DR3TBDTT-HD, and DR3TBD2T with a benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene (BDT) unit as the central building block have been designed and synthesized for solution-processed bulk-heterojunction solar cells. Power conversion efficiencies (PCEs) of 8.12% (certified 7.61%) and 8.02% under AM 1.5G irradiation (100 mW cm–2) have been achieved for DR3TBDTT- and DR3TBDT2T-based organic photovoltaic devices (OPVs) with PC71BM as the acceptor, respectively. The better PCEs were achieved by improving the short-circuit current density without sacrificing the high open-circuit voltage and fill factor through the strategy of incorporating the advantages of both conventional small molecules and polymers for OPVs.

Small molecules, namely, DCAO3TBDT and DR3TBDT, with 2-ethylhexoxy substituted BDT as the central building block and octyl cyanoacetate and 3-ethylrhodanine as different terminal units with the same linkage of dioctyltertthiophene, have been designed and synthesized. The photovoltaic properties of these two molecules as donors and fullerene derivatives as the acceptors in bulk heterojunction solar cells are studied. Among them, DR3TBDT shows excellent photovoltaic performance, and power conversion efficiency as high as 7.38% (certified 7.10%) under AM 1.5G irradiation (100 mW cm–2) has been achieved using the simple solution spin-coating fabrication process, which is the highest efficiency reported to date for any small-molecule-based solar cells. The results demonstrate that structure fine turning could cause significant performance difference and with that the performance of solution-processed small-molecule solar cells can indeed be comparable with or even surpass their polymer counterparts.

A new nonfullerene small molecule with acceptor-donor-acceptor (A-D-A) structure, namely, NFBDT, based on a heptacyclic benzodi(cyclopentadithiophene) (FBDT) unit using benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene as the core unit, was designed and synthesized. Its absorption ability, energy levels, thermal stability, as well as photovoltaic performances were fully investigated. NFBDT exhibits a low optical bandgap of 1.56 eV resulting in wide and efficient absorption that covered the range from 600 to 800 nm, and suitable energy levels as an electron acceptor. With the widely used and successful wide bandgap polymer PBDB-T selected as the electron donor material, an optimized PCE of 10.42% was obtained for the PBDB-T:NFBDT-based device with an outstanding short-circuit current density of 17.85 mA cm-2 under AM 1.5G irradiation (100 mW cm-2), which is so far among the highest performance of NF-OSC devices. These results demonstrate that the BDT unit could also be applied for designing NF-acceptors, and the fused-ring benzodi(cyclopentadithiophene) unit is a prospective block for designing new NF-acceptors with excellent performance.

Organic solar cells; 3D dimeric acceptors; flexible linker; power conversion efficiency; stability.

Numerical weather prediction (NWP) is widely used for day-ahead solar irradiance forecast, which is essential for applications in day-ahead energy market and energy management of different scales ranging from public level to civil level. In the literature, many NWP correction methods have been proposed to obtain more accurate solar irradiance forecast. However, when facing different real-world scenarios, it is crucial to efficiently design corresponding correction schemes, which require a detailed and reliable error evaluation foundation. To solve this problem, the performance for day-ahead NWP Global Horizontal Irradiance (GHI) forecast is evaluated under different weather conditions and seasons. The statistical analysis was conducted at each time of day and each NWP GHI forecast level with both publicly available datasets and actual field dataset, aiming to explore the detailed error characteristics of NWP GHI forecasts. The results demonstrate variations in NWP GHI error across diverse weather conditions and seasons, which indicates that future NWP GHI corrections should be developed under different weather conditions and seasons. For weather conditions, NWP GHI forecasts have the lowest accuracy during overcast conditions, followed by cloudy conditions, while the highest accuracy is observed during sunny conditions. Moreover, overestimations are more likely to occur during overcast and cloudy conditions. For seasons, the accuracy of NWP GHI forecasts is generally highest during winter. Additionally, we have summarized some common error characteristics under different weather conditions and seasons. This study provides useful information for improving the accuracy and efficiency of NWP correction works and for the stable operation of power systems.

Abstract: As the aging population in China increases, home-based elderly care is set to become the main mode of elderly care in the future. The construction of community elderly care service facilities is receiving more and more attention from society. Currently, residential area design standards in China lack clear guidance on the spatial planning of facilities, which will lead to unreasonable facility layout planning and insufficient convenience in the utilization of facilities by the elderly. Fully considering the distribution characteristics of community elderly care service facilities and the needs of the community life circle when planning residential areas can effectively solve this problem. This study takes Xi’an City as the research object, based on the theory of life circle, through questionnaire surveys and cluster analysis, analyzes the current situation of the construction of elderly care service facilities and the characteristics of the use by the elderly. Combined with the community life circle model, the study scope is divided into community life circle levels, and put forward the planning strategies of coverage rate, number, richness, and spatial layout of the facilities, respectively. These strategies are designed to enhance the quality of life for seniors, ensuring that they have access to essential support and resources within their communities. It demonstrated that middle-aged elderly prefer community canteens and activity centers, while those with limited mobility and multiple chronic diseases have a higher demand for health service centers and community canteens. The utilization weight analysis shows that vegetable markets and supermarkets are most frequently used, whereas health service centers are the least utilized. The research proposes strategic planning enhancements, including full coverage of basic facilities, targeted increases in high-demand facilities, and tailored facilities for elderly characteristics. It recommends cross-community layouts to ensure service radius coverage, development reservations for future needs, and quality improvements to address the low satisfaction rates of existing facilities. The study concludes that a targeted approach to facility planning, considering the elderly’s diverse needs, can enhance the community elderly care service system’s sustainability and effectiveness.

Single-ion conducting polymer electrolytes, characterized by effective Li+ transport and dendrite mitigation, are emerging as promising candidates for the highly demanded lithium metal batteries. However, despite the promise, their current...