非富勒烯有机太阳能电池具有较高的初始功率转换效率，但热稳定性较差，特别是在有源层较厚的器件中。探索了五种结构相似、电子亲和力相似的受体的混合，并与给体聚合物共混，得到了功率转换效率高达17.6%的器件。体异质结有源层在130 ℃下，在黑暗和惰性气氛中进行至少23天的热退火，不影响六元器件的性能。此外，六元混合物为高达390 nm的有源层提供了高度的热稳定性，这有利于有机太阳能电池的高通量加工。

近日，阿卜杜拉国王科技大学Sri Harish Kumar Paleti，Derya Baran，查尔姆斯理工大学Christian Müller探索使用包含两个以上组分的受主混合物是否可以显著提高有源层的热稳定性。

文章要点

1）使用两个以上组分的受体混合物的动机是最近观察到，最多混合八个茂金属衍生物可以导致混合物具有前所未有的形成分子玻璃的能力，这是由于形成了由茂金属聚集体组成的高熵有序液体。

2）在目前的工作中，多达五个Y系列受主被混合，类似于块状金属玻璃，它往往包括多达五个元素。几种受体的组合对其电子无序的影响最小，与广泛使用的给体聚合物PM6共混可得到最佳器件效率为17.6%的己烷共混物。

3）六元共混物表现出高度的热稳定性，与薄膜厚度(最高可达390 nm)无关，因此在黑暗和惰性条件下，在130 °C下热处理23天(552 h)时，光伏性能没有变化。

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Paleti, S.H.K., Hultmark, S., Han, J. et al. Hexanary blends: a strategy towards thermally stable organic photovoltaics. Nat Commun 14, 4608 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-39830-6

https://doi.org/10.1038/s41467-023-39830-6