可溶液加工的有机太阳能电池具有重量轻、色彩鲜艳、柔性高及可半透明制备等优点，是最具代表性的新一代光伏技术，目前光电转换效率已突破20%，在相关应用中迸发出巨大的发展潜力。然而，尽管在效率方面取得了显著进展，但器件在实际运行过程中受光照、水氧、热应力等环境条件的影响使得亚稳态的光活性层形貌易发生过度分离或聚集，进而破坏器件稳定性。基于此，传统的单组分活性层材料将给体与受体链段通过共价键连接引入到同一分子中，有效避免了共混体系中升温自聚集的问题，使得基于其的器件稳定性大幅度提升。但是，单组分活性层材料面临合成或分离困难等桎梏，成为有机光伏商业化的另一大挑战。因此，为了实现真正的商业化应用目标，器件的稳定性和成本仍然是目前亟待解决的两大关键科学性问题。
图1 （a）一锅连续共聚策略示意图；（b）S9和S11的化学结构；（c）S9和S11在氯仿溶液和薄膜中的紫外-可见吸收光谱；（d）多组分体系和电极的能级示意图。
图2 基于二元体系PM6:L15和多组分体系S11的有机光伏器件存储1008 h的光伏参数演化：（a）室温环境；（b）连续光照条件，（c）85℃加热条件。
图3薄膜老化过程中的形貌演变：连续加热984 h的二元组分体系PM6:L15和多组分体系S11薄膜的（a, d, i, l）AFM高度图、（b, e, j, m）相图、（c, f, k, n）TEM和PiFM图像；（d）二元体系PM6:L15和多组分体系S11加热老化前后的形貌变化示意图。
图4 在85℃加热条件下，基于单组分体系PM6-b-L15、三元体系PM6-b-L15:PM6:L15和多组分体系S11的有机太阳能电池的（a）Voc、Jsc和（b） FF、PCE 及（c）光伏性能的演化图。
该成果以“Efficient and stable organic solar cells enabled by multicomponent photoactive layer based on one-pot polymerization”为题发表在Nature出版社的期刊《Nature Communication》上。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-36413-3
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