北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的新研究讓我們更深入地了解有機(jī)太陽(yáng)能電池中光能轉(zhuǎn)化為電能的具體過(guò)程。研究人員開(kāi)發(fā)了一種新方法，可以可視化陽(yáng)光能量轉(zhuǎn)化為電荷的界面，并利用這些發(fā)現(xiàn)制定了一套可以提高有機(jī)太陽(yáng)能電池效率的設(shè)計(jì)規(guī)則。

該項(xiàng)研究發(fā)表在《物質(zhì)》雜志上。

有機(jī)太陽(yáng)能電池由碳基聚合物材料制成，這種材料成本低廉，可由地球上儲(chǔ)量豐富的材料制成，并且具有一些吸引人的特性，例如可以制成半透明或透明的窗戶(hù)應(yīng)用。此外，作為薄膜太陽(yáng)能電池，它們可以用于輕便靈活的太陽(yáng)能應(yīng)用，適合卷對(duì)卷制造，這也使它們易于運(yùn)輸和安裝。

然而，有機(jī)太陽(yáng)能電池在將光轉(zhuǎn)化為電能方面的效率不如硅或鈣鈦礦太陽(yáng)能技術(shù)。

“有機(jī)太陽(yáng)能電池由兩種材料混合而成，”該論文的共同通訊作者、北卡羅來(lái)納州立大學(xué)材料科學(xué)與工程系教授、大學(xué)學(xué)者阿拉姆·阿馬西安 (Aram Amassian) 說(shuō)道。

“這兩種材料都從陽(yáng)光中獲取電子。然而，其中一種材料是聚合物，可以獲取電子，但必須與第二種材料相互作用才能將這些電子傳遞下去。這種聚合物被稱(chēng)為供體材料;另一種物質(zhì)，通常是小分子，被稱(chēng)為受體材料。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究人員開(kāi)發(fā)了一種掃描探針顯微鏡方法，使他們不僅可以繪制供體和受體混合物的地形特征，還可以繪制供體和受體材料在界面處的能量特征 - 例如界面處的能量梯度以及供體和受體材料在界面處的無(wú)序程度。

研究人員成功證明，通過(guò)改變制造過(guò)程中供體和受體的混合方式，可以“修復(fù)”能量差異并調(diào)整界面處的無(wú)序性，從而盡可能減少電壓損失。