可溶液加工的有機太陽能電池具有重量輕、色彩鮮艷、柔性高及可半透明制備等優(yōu)點，是最具代表性的新一代光伏技術，目前光電轉(zhuǎn)換效率已突破20%，在相關應用中迸發(fā)出巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＨ欢M管在效率方面取得了顯著進展，但器件在實際運行過程中受光照、水氧、熱應力等環(huán)境條件的影響使得亞穩(wěn)態(tài)的光活性層形貌易發(fā)生過度分離或聚集，進而破壞器件穩(wěn)定性。基于此，傳統(tǒng)的單組分活性層材料將給體與受體鏈段通過共價鍵連接引入到同一分子中，有效避免了共混體系中升溫自聚集的問題，使得基于其的器件穩(wěn)定性大幅度提升。但是，單組分活性層材料面臨合成或分離困難等桎梏，成為有機光伏商業(yè)化的另一大挑戰(zhàn)。因此，為了實現(xiàn)真正的商業(yè)化應用目標，器件的穩(wěn)定性和成本仍然是目前亟待解決的兩大關鍵科學性問題。
圖1 （a）一鍋連續(xù)共聚策略示意圖；（b）S9和S11的化學結構；（c）S9和S11在氯仿溶液和薄膜中的紫外-可見吸收光譜；（d）多組分體系和電極的能級示意圖。
圖2 基于二元體系PM6:L15和多組分體系S11的有機光伏器件存儲1008 h的光伏參數(shù)演化：（a）室溫環(huán)境；（b）連續(xù)光照條件，（c）85℃加熱條件。
圖3薄膜老化過程中的形貌演變：連續(xù)加熱984 h的二元組分體系PM6:L15和多組分體系S11薄膜的（a, d, i, l）AFM高度圖、（b, e, j, m）相圖、（c, f, k, n）TEM和PiFM圖像；（d）二元體系PM6:L15和多組分體系S11加熱老化前后的形貌變化示意圖。
圖4 在85℃加熱條件下，基于單組分體系PM6-b-L15、三元體系PM6-b-L15:PM6:L15和多組分體系S11的有機太陽能電池的（a）Voc、Jsc和（b） FF、PCE 及（c）光伏性能的演化圖。
該成果以“Efficient and stable organic solar cells enabled by multicomponent photoactive layer based on one-pot polymerization”為題發(fā)表在Nature出版社的期刊《Nature Communication》上。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-36413-3
廣大牛利&孫會靚教授團隊主頁：http://caas.gzhu.edu.cn
南科大郭旭崗教授團隊主頁：https://faculty.sustech.edu.cn/guoxg
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