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太陽(yáng)能電池中光能轉化為電能的具體過(guò)程。研究人員開(kāi)發(fā)了一種新方法，可以可視化陽(yáng)光能量轉化為電荷的界面，并利用這些發(fā)現制定了一套可以提高有機太陽(yáng)能電池效率的設計規則。
該項研究發(fā)表在《物質(zhì)》雜志上。
有機太陽(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)能應用，適合卷對卷制造，這也使它們易于運輸和安裝。
然而，有機太陽(yáng)能電池在將光轉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。
為了應對這一挑戰，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”能量差異并調整界面處的無(wú)序性，從而盡可能減少電壓損失。
