導電性能驟升 有機材料在太陽能電池中的運用潛力大增
光伏產業網訊
發布日期：2018-01-19
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《自然》雜志18日（北京時間）發表了美國密歇根大學開發的一種新方法，誘導電子在有機材料富勒烯中“穿行”，距離遠遠超過此前認為的極限。這項研究提升了有機材料應用于太陽能電池和半導體制造的潛力，或將改變相關行業游戲規則。
《自然》雜志18日（北京時間）發表了美國密歇根大學開發的一種新方法，誘導電子在有機材料富勒烯中“穿行”，距離遠遠超過此前認為的極限。這項研究提升了有機材料應用于太陽能電池和半導體制造的潛力，或將改變相關行業游戲規則。
與當今廣泛應用的無機太陽能電池不同，有機物可以制成便宜的柔性碳基材料，如塑料，制造商能大量生產各種顏色和配置的成卷材料，并將其無縫層壓到幾乎任何表面上。然而有機物的導電性較差，阻礙了相關研究進展。多年來，有機物的不良導電性被看作是不可避免的，但情況并非總是如此。最新研究發現，電子在富勒烯薄層中可以移動幾厘米，這簡直不可思議。在現在的有機電池中，電子只能行進幾百納米甚至更少。
電子從一個原子移動到另一個原子，形成太陽能電池或電子元件中的電流。在無機太陽能電池和其他半導體中，硅材料被廣泛應用，其緊密結合的原子網絡，讓電子很容易穿過去；但有機材料在單個分子間有很多松散的連接鍵，會捕獲電子，這是有機物的致命弱點。
不過，最新發現表明，根據具體應用調整富勒烯材料導電性是可能的。在有機半導體中讓電子自由運動，具有深遠影響。例如，目前有機太陽能電池表面必須覆蓋一層導電電極，從產生電子的位置收集電子，但自由移動的電子允許在遠離電極的位置收集電子。另一方面，制造商也可將導電電極縮小到幾乎看不見的網絡中，為在窗戶和其他表面使用透明電池單元鋪平道路。
新發現為有機太陽能電池和半導體器件設計人員開辟了新天地，遠程電子傳輸的可能性為器件架構帶來多種可能性。它能將太陽能電池放在建筑外墻或窗戶等日用品上，并以廉價且幾乎看不見的方式發電。
據了解，該研究題目是《光電有機異質結構中的厘米級電子擴散》，獲得了美國能源部SunShot計劃和空軍辦公室的支持。