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为解决有机光伏（OPV）效率和稳定性问题，研究人员引入高熵（HE）策略，提升效率至 20%，改善稳定性。
有机光伏（OPV）作为一种轻质、柔性且具有潜在低成本优势的太阳能电池，有望替代传统硅基太阳能电池。然而，其有限的效率和稳定性却成为商业化道路上的 “拦路虎”。在这项研究中，科研人员从材料科学的进展中获取灵感，引入了高熵（HE）设计策略，力求攻克这些难题。
研究人员通过将多种具有相似骨架但不同官能团的分子成分混合在一起，巧妙地提升了系统的熵值。这一操作不仅优化了材料的微观形貌，还赋予了材料独特的电子特性。
采用高熵方法制备的有机光伏材料，经认证的功率转换效率达到了 20%，同时在实际运行和热稳定性方面也有显著提升，这无疑是有机光伏技术发展进程中的一次重大突破。更值得一提的是，高熵材料的化学合成过程展现出良好的可扩展性和可重复性，为低成本大规模生产奠定了坚实基础。
从物理混合的角度来看，高熵混合物中的受体因具有相同的骨架，得以保持强烈的 π - π 相互作用；而不同的卤素或烷基链则降低了结构的有序性，促进了理想的混合状态。在这种状态下，研究人员发现导带态密度发生了重新分布，进而产生了更高的有效带隙，减少了非辐射复合，提高了开路电压。
基于这一发现，研究人员将高熵设计规则应用于化学合成，成功制备出高熵材料。将其应用于有机光伏器件后，实现了 20.6% 的最大功率转换效率（经认证为 20.0%，测量值为 20.3% ± 0.2% ）。此外，在传统封装器件的持续光照测试中，器件的运行稳定性和热稳定性都得到了明显改善。
这些研究成果为开发高性能、高稳定性的太阳能材料开辟了新途径，无论是在便携式设备的能源供应，还是大规模电网应用领域，都为可持续能源的发展提供了极具前景的解决方案。
