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有机光伏（OPVs）作为轻质、柔性且潜在低成本的硅太阳能电池替代品，但其效率和稳定性仍然是商业化的主要障碍。

本研究上海交通大学张明、许胜杰和刘烽等人引入了一种高熵（HE）设计策略，通过物理混合和化学合成的方式，将多个分子组分混合以提高系统的熵。研究结果表明，物理混合的高熵混合物由于受体具有相同的骨架，保持了强π-π相互作用。不同的卤素或烷基链降低了结构有序性，促进了最佳混合状态，导致导带态密度的重新分布，从而提高了有效带隙，减少了非辐射复合，并提升了开路电压。

这一高熵设计规则随后被扩展到化学合成中，制备出高熵材料，OPV器件的最大功率转换效率达到了20.6%（20.3% ± 0.2%，认证为20.0%）。此外，操作稳定性和热稳定性也得到了提升，封装器件在连续光照下表现出优异的性能。

文章亮点总结

  1. 高熵材料实现20%认证效率: 通过高熵设计策略，有机光伏器件的功率转换效率达到了20.6%，这是目前报道的最高效率之一，展示了高熵材料在提升OPV效率方面的巨大潜力。

  2. 提升电子性能和减少能量损失: 高熵混合物通过重新分布导带态密度，提高了有效带隙，减少了非辐射复合，从而显著降低了电压损失，提升了开路电压。

  3. 一锅法合成高熵材料，确保可扩展性和重复性: 通过化学合成方法，成功制备了高熵材料，展示了其在规模化生产和重复性方面的优势，为未来大规模能源应用提供了可能。

Ming Zhang, Lei Zhu, Jun Yan, Xiaonan Xue, Zaiyu Wang, Flurin Eisner, Guanqing Zhou, Rui Zeng, Lixuan Kan, Liang Wu, Wenkai Zhong, Anyang Zhang, Fei Han, Jingnan Song, Nicolai Hartmann, Zichun Zhou, Hao Jing, Haiming Zhu, Shengjie Xu, Jenny Nelson, Yongming Zhang, Feng Liu,

Efficient and stable high-entropy organic photovoltaics,

Joule,2025,101851,ISSN 2542-4351,

https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.101851.

(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S25424351250

00327)

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