太阳为地球提供了大量的能量，但太阳能电池在生产电力的过程中总是会损失一些能量。这是使用有机太阳能电池的一个障碍，特别是对于那些在创新应用中可行的电池。

提高有机太阳能电池效率的一个关键因素是改善材料中积累的太阳能的传输。慕尼黑工业大学（TUM）的一个研究小组现在已经证明，某些有机染料可以帮助建立能量通过的“虚拟高速公路”。

有机太阳能电池很轻，非常薄的能量收集器。它作为一种柔性涂层，几乎适合任何表面：基于有机半导体的太阳能电池开辟了一系列应用的可能性，例如，作为太阳能电池板和薄膜，可以卷起，或者用于智能设备。

但在许多应用中的一个缺点是，材料内部收集的能量传输相对较差。研究人员正在研究有机太阳能电池的基本传输过程，以找到改善这种传输的方法。TUM在这方面取得了突破。

在最新研究中，他们更关注光和物质之间的相互作用，特别是所谓的激子的行为。研究结果已于近期发表在了《自然通讯》杂志上。

他们解释称，“激子就像太阳的燃料，必须得到最佳的利用。当光子形式的光能与太阳能电池的材料碰撞时，它被吸收并缓冲为激发态。这种中间态被称为激子。”

这些电荷在到达专门设计的界面之前不能用作电能。该团队现在已经证明，可以使用有机染料创建所谓的激子传输高速公路。

根据研究人员的说法，激子尽可能快地到达这个界面之所以如此重要，是因为激子的寿命很短。他们说，“传输越快、越有针对性，能量产量就越高，因此太阳能电池的效率也就越高。”

具体而言，这种有机染料分子被称为醌型花青素，由于其化学结构和出色的吸收可见光的能力，使其成为可能。因此，它们也适合用作有机太阳能电池的活性层。

利用光谱测量和模型，研究人员能够观察到激子在染料分子中的快速运动。研究人员补充说：“我们的设计提供的1.33电子伏特的数值远远高于有机半导体的值——可以说有机染料分子形成了一种超级高速公路。”

研究人员强调，这些基础性的新发现可以为在有机固体物质中实现有针对性的、更高效的激子传输铺平道路，从而加速开发性能更高的有机太阳能电池和有机发光二极管。

来源：财联社 作者：黄君芝