Optimizing surface passivation Unproductive charge recombination at surface defects can limit the efficiency of hybrid perovskite solar cells, but these defects can be passivated by the binding of small molecules. Wang et al. studied three such small molecules—theophylline, caffeine, and theobromine—that bear both carbonyl and amino groups. For theophylline, hydrogen bonding of the amino hydrogen to surface iodide optimized the carbonyl interaction with a lead antisite defect and improved the efficiency of a perovskite cell from 21 to 22.6%. Science , this issue p. 1509

Arul Chinnaiyan and colleagues identify NAB2-STAT6 fusions in 52 of 52 solitary fibrous tumor cases. Overexpression of this fusion induced cell proliferation, which could be suppressed by knockdown of EGR1. A 44-year old woman with recurrent solitary fibrous tumor (SFT)/hemangiopericytoma was enrolled in a clinical sequencing program including whole-exome and transcriptome sequencing. A gene fusion of the transcriptional repressor NAB2 with the transcriptional activator STAT6 was detected. Transcriptome sequencing of 27 additional SFTs identified the presence of a NAB2-STAT6 gene fusion in all tumors. Using RT-PCR and sequencing, we detected this fusion in all 51 SFTs, indicating high levels of recurrence. Expression of NAB2-STAT6 fusion proteins was confirmed in SFT, and the predicted fusion products harbor the early growth response (EGR)-binding domain of NAB2 fused to the activation domain of STAT6. Overexpression of the NAB2-STAT6 gene fusion induced proliferation in cultured cells and activated the expression of EGR-responsive genes. These studies establish NAB2-STAT6 as the defining driver mutation of SFT and provide an example of how neoplasia can be initiated by converting a transcriptional repressor of mitogenic pathways into a transcriptional activator.

Abstract In organic solar cells (OSCs), cathode interfacial materials are generally designed with highly polar groups to increase the capability of lowering the work function of cathode. However, the strong polar group could result in a high surface energy and poor physical contact at the active layer surface, posing a challenge for interlayer engineering to address the trade-off between device stability and efficiency. Herein, we report a hydrogen-bonding interfacial material, aliphatic amine-functionalized perylene-diimide (PDINN), which simultaneously down-shifts the work function of the air stable cathodes (silver and copper), and maintains good interfacial contact with the active layer. The OSCs based on PDINN engineered silver-cathode demonstrate a high power conversion efficiency of 17.23% (certified value 16.77% by NREL) and high stability. Our results indicate that PDINN is an effective cathode interfacial material and interlayer engineering via suitable intermolecular interactions is a feasible approach to improve device performance of OSCs.

To increase the commercial prospects of metal halide perovskite solar cells, there is a need for simple, cost-effective, and generalized approaches that mitigate their intrinsic thermal instability. Here we show that 1,3,7-trimethylxanthine, a commodity chemical with two conjugated carboxyl groups better known by its common name caffeine, improves the performance and thermal stability of perovskite solar cells based on both MAPbI3 and CsFAMAPbI3 active layers. The strong interaction between caffeine and Pb2+ ions serves as a “molecular lock” that increases the activation energy during film crystallization, delivering a perovskite film with preferred orientation, improved electronic properties, reduced ion migration, and greatly enhanced thermal stability. Planar n-i-p solar cells based on caffeine-incorporated pure MAPbI3 perovskites, which are notoriously unstable, exhibit a champion-stabilized efficiency of 19.8% and retain over 85% of their efficiency under continuous annealing at 85°C in nitrogen.

Despite significant development recently, improving the power conversion efficiency of organic photovoltaics (OPVs) is still an ongoing challenge to overcome. One of the prerequisites to achieving this goal is to enable efficient charge separation and small voltage losses at the same time. In this work, a facile synthetic strategy is reported, where optoelectronic properties are delicately tuned by the introduction of electron-deficient-core-based fused structure into non-fullerene acceptors. Both devices exhibited a low voltage loss of 0.57 V and high short-circuit current density of 22.0 mA cm-2, resulting in high power conversion efficiencies of over 13.4%. These unconventional electron-deficient-core-based non-fullerene acceptors with near-infrared absorption lead to low non-radiative recombination losses in the resulting organic photovoltaics, contributing to a certified high power conversion efficiency of 12.6%.

Abstract The ternary strategy, introducing a third component into a binary blend, opens a simple and promising avenue to improve the power conversion efficiency (PCE) of organic solar cells (OSCs). The judicious selection of an appropriate third component, without sacrificing the photocurrent and voltage output of the OSC, is of significant importance in ternary devices. Herein, highly efficient OSCs fabricated using a ternary approach are demonstrated, wherein a novel non‐fullerene acceptor L8‐BO‐F is designed and incorporated into the PM6:BTP‐eC9 blend. The three components show complementary absorption spectra and cascade energy alignment. L8‐BO‐F and BTP‐eC9 are found to form a homogeneous mixed phase, which improves the molecular packing of both the donor and acceptor materials, and optimizes the ternary blend morphology. Moreover, the addition of L8‐BO‐F into the binary blend suppresses the non‐radiative recombination, thus leading to a reduced voltage loss. Consequently, concurrent increases in open‐circuit voltage, short‐circuit current, and fill factor are realized, resulting in an unprecedented PCE of 18.66% (certified value of 18.2%), which represents the highest efficiency values reported for both single‐junction and tandem OSCs so far.

Achieving efficient charge transfer at small frontier molecular orbital offsets between donor and acceptor is crucial for high performance polymer solar cells (PSCs). Here we synthesize a new wide band gap polymer donor, PTQ11, and a new low band gap acceptor, TPT10, and report a high power conversion efficiency (PCE) PSC (PCE = 16.32%) based on PTQ11-TPT10 with zero HOMO (the highest occupied molecular orbital) offset (ΔEHOMO(D-A)). TPT10 is a derivative of Y6 with monobromine instead of bifluorine substitution, and possesses upshifted lowest unoccupied molecular orbital energy level (ELUMO) of -3.99 eV and EHOMO of -5.52 eV than Y6. PTQ11 is a derivative of low cost polymer donor PTQ10 with methyl substituent on its quinoxaline unit and shows upshifted EHOMO of -5.52 eV, stronger molecular crystallization, and better hole transport capability in comparison with PTQ10. The PSC based on PTQ11-TPT10 shows highly efficient exciton dissociation and hole transfer, so that it demonstrates a high PCE of 16.32% with a higher Voc of 0.88 V, a large Jsc of 24.79 mA cm-2, and a high FF of 74.8%, despite the zero ΔEHOMO(D-A) value between donor PTQ11 and acceptor TPT10. The PCE of 16.32% is one of the highest efficiencies in the PSCs. The results prove the feasibility of efficient hole transfer and high efficiency for the PSCs with zero ΔEHOMO(D-A), which is highly valuable for understanding the charge transfer process and achieving high PCE of PSCs.

A new 3D porous terbium–organic framework has been assembled by Tb³⁺ ions and a sulfonate-carboxylate linker disodium-2,2′-disulfonate-4,4′-oxydibenzoic acid for Fe³⁺ sensing and proton conduction.

The development of high-efficiency and low-cost organic emissive materials and devices is intrinsically limited by the energy-gap law and spin statistics, especially in the near-infrared (NIR) region. A novel design strategy is reported for realizing highly efficient thermally activated delayed fluorescence (TADF) materials via J-aggregates with strong intermolecular charge transfer (CT). Two organic donor-acceptor molecules with strong and planar acceptor are designed and synthesized, which can readily form J-aggregates with strong intermolecular CT in solid states and exhibit wide-tuning emissions from yellow to NIR. Experimental and theoretical investigations expose that the formation of such J-aggregates mixes Frenkel excitons and CT excitons, which not only contributes to a fast radiative decay rate and a slow nonradiative decay rate for achieving nearly unity photoluminescence efficiency in solid films, but significantly decreases the energy gap between the lowest singlet and triplet excited states (≈0.3 eV) to induce high-efficiency TADF even in the NIR region. These organic light-emitting diodes exhibit external quantum efficiencies of 15.8% for red emission and 14.1% for NIR emission, which represent the best result for NIR organic light-emitting diodes (OLEDs) based on TADF materials. These findings open a new avenue for the development of high-efficiency organic emissive materials and devices based on molecular aggregates.