地球上使用的硅太陽(yáng)能電池在暴露于太空的強烈輻射時(shí)會(huì )迅速退化。而砷化鎵太陽(yáng)能電池如今在衛星和航天器上使用，因為這種材料能夠承受太空條件。然而，砷化鎵電池價(jià)格昂貴、堅硬且笨重，很難與高效的航天器集成。
這項研究從分子水平上調查了輻射對有機太陽(yáng)能電池的影響。研究人員用質(zhì)子輻射對電池進(jìn)行了測試，質(zhì)子輻射被認為是太空中對電子材料破壞性最大的粒子。
這項研究測試了各種有機太陽(yáng)能電池配置。用小分子制成的電池表現出對質(zhì)子的強大抵抗力，經(jīng)過(guò)三年的輻射測試后沒(méi)有出現任何損壞。相反，用復合聚合物制成的電池在測試中損失了大約一半的效率。
密歇根大學(xué)工程學(xué)教授斯蒂芬福雷斯特說(shuō)：“我們發(fā)現質(zhì)子會(huì )斷裂一些側鏈，留下電子陷阱，從而降低太陽(yáng)能電池的性能。”
“陷阱”會(huì )吸引光伏效應釋放的電子，阻止它們流入收集電能的電極。研究小組表示，這種陷阱效應可以通過(guò)熱退火或加熱電池來(lái)解決，從而修復電池。研究人員表示，陷阱也可以用其他原子填充，從而有可能消除這一問(wèn)題。
研究小組表示，太空中面向太陽(yáng)的有機太陽(yáng)能電池有可能實(shí)現這種自我修復過(guò)程。研究稱(chēng)，這些電池在 100 攝氏度的實(shí)驗室中表現出了有效的修復能力，但還需要進(jìn)一步研究。
研究團隊與中國南京大學(xué)、Universal Display Corp 和美國海軍研究辦公室合作，試圖發(fā)現自愈效應是否發(fā)生在太空真空中，以及這種自愈是否足以可靠地用于太空任務(wù)。該團隊推測，設計這種材料以使其永遠不會(huì )出現降解和電子陷阱可能更為合理。
研究中使用的設備部分是在盧里納米制造設施建造的，在密歇根離子束實(shí)驗室暴露于質(zhì)子束 ，并在密歇根材料特性中心進(jìn)行有機太陽(yáng)能電池研究。
