有機太陽能電池（OSCs）因為質量輕、柔性強、色彩豐富等優點而備受關注。特別是，非富勒烯受體材料廣泛應用于有機光伏領域，并使OSCs的能量轉換效率（PCE）提高到17%以上。基本上滿足商業化的需求。但是，器件穩定性研究則相對較少，遠未達到商業應用的要求。
通常，電池組件室外實際運行溫度高達50至70攝氏度；甚至在一些地區，運行溫度高達100攝氏度。可見，熱是OSCs衰減的重要應激因素，應妥善解決熱穩定性問題。通過引入調控分子結構，提高材料玻璃化轉變溫度，加入交聯劑或增容劑，引入熱裂解基團等策略，多個明星光伏體系的熱穩定性能得到明顯改善。然而，這些方法具有合成復雜、重復性差、普適性低等缺點，限制了其廣泛應用。
圖1. PM6:BTTT-2Cl光伏體系和PZ1添加劑以及所優化的器件效率和熱穩定性能 近期，武漢大學高等研究院閔杰研究員課題組在Nature Communications 上發表題為“Simultaneous enhanced efficiency and thermal stability in organic solar cells from a polymer acceptor additive”的研究論文，展示了一種能同時提高有機太陽能電池效率和熱穩定性的簡單普適方法。 在本研究中，作者借鑒第三組分材料能夠有效降低界面自由能，抑制給受體相分離等優點，通過分子間作用力固化給受體界面區域的策略，選擇高分子量、長烷基鏈且平面共軛的聚合物受體材料PZ1來增加PM6:BTTT-2Cl光伏體系給受體界面的相容性。結果表明，通過控制PZ1的含量，可以優化相分離結構，增加給受體材料的結晶度，促進載流子傳輸，使PM6:BTTT-2Cl光伏體系PCE從13.80%提高到15.10%。更重要的是，PZ1作為固體添加劑能明顯抑制受體分子聚集，固化共混物的微觀結構，提升熱穩定性能。未摻雜的活性層在150 ℃ 加熱24小時后，PCE降低到初始效率的一半。相反，PZ1摻雜的活性層在150 ℃ 加熱800小時后效率損失僅12%。進一步，PZ1摻雜的PM6:BTTT-2Cl光伏體系在極端熱循環條件下同樣展示出良好的熱穩定性，說明其適用于外層空間。此外，其他四個光伏體系的研究表明，PZ1是同時提高活性層效率和熱穩定性的萬能鑰匙。 總之，作者通過聚合物受體PZ1作為雙功能添加劑，開發了一種簡單、普適的摻雜策略來提升光伏體系的熱穩定性能。而且，所設計的高性能摻雜光伏體系具有在戶外和空間應用的潛力。進一步研究需要針對不同類型光伏體系設計特定的雙功能添加劑，這將對光伏器件效率和熱穩定性的優化和研究具有重要的意義。 ? nature NCOMMS | doi:10.1038/s41467-020-14926-5
