光和材料结合的量子效应可以用来制造结构更简单的有机太阳能电池。功劳:娜塔莎·雷量子力学可以用来制造更稳定、更容易生产的有机太阳能电池。这些是哥德堡大学新研究的发现。与传统硅基太阳能电池相比，有机太阳能电池具有许多优势。它们可以用印刷机大规模廉价制造，而且它们重量轻、延展性好、柔韧。问题是今天的有机太阳能电池不如硅基太阳能电池稳定有效。在一项新的研究中，一个研究小组已经着手解决这个问题，并找到了一种可以带来更具成本效益的太阳能电池技术的方法。
“利用量子效率来改变不同的化学和材料特性有很好的机会。在这项研究中，我们提出了一种方法，使得增加能量在有机材料中的扩散成为可能。这使我们能够制造具有sim pler结构的有机太阳能电池，”哥德堡大学物理化学教授、该研究的主要作者卡尔·伯杰生(Karl brjesson)说。
物质和光的耦合
基本上，这是为了确保太阳能电池中的能量被有效地转移到正确的地方。有机太阳能电池包含两种材料，从太阳吸收的能量需要扩散到材料之间的界面。但是，扩散是一个无效的过程，因为能量传播缓慢，在到达这个界面之前就有作为热量散失的风险。解决办法是在太阳能电池中混合这两种材料，以缩短距离，从而使能量更快地到达界面。不幸的是，这也导致太阳能电池不处于热力学平衡，使设计随着时间的推移变得不那么耐用。
研究人员表明，新方法允许能量在更长的距离内传递，这意味着可以避免太阳能电池中复杂的材料混合。该方法背后的关键是量子效应，光和物质结合成混合的光-物质状态。
“当我们强烈耦合光和物质时，能量会分散到整个系统。如果系统——在这种情况下——由多种材料组成，能量可以被引导到界面。我们在研究中表明，当材料强耦合时，能量更快地传播到界面。这意味着太阳能电池中的材料不需要物理混合，因为它们是在量子水平上混合的。这也导致系统处于热力学平衡，”卡尔·伯杰生说。
具有简单分层结构的太阳能电池
根据rjesson的说法，这一发现可以影响有机太阳能电池的制造方式，因为可以增加其耐用性，同时太阳能电池可以用简单的层状结构制造。他还指出，这项研究实际上是已经在自然界中发现的一个概念的产物。
“大自然利用分子间的强耦合，在光合作用中有效传递太阳能。原则上，我们已经表明，同样的基本概念可以应用于有机太阳能电池。”
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