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導電性能驟升 有機材料在太陽能電池中的運用潛力大增

核心提示:《自然》雜志18日(北京時間)發(fā)表了美國密歇根大學開發(fā)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?qū)⒏淖兿嚓P(guān)行業(yè)游戲規(guī)則。
   《自然》雜志18日(北京時間)發(fā)表了美國密歇根大學開發(fā)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?qū)⒏淖兿嚓P(guān)行業(yè)游戲規(guī)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(chǎn)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(guān)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(fā)現(xiàn),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(xiàn)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(jié)合的原子網(wǎng)絡(luò),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(fā)現(xiàn)表明,根據(jù)具體應用調(diào)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(chǎn)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(wǎng)絡(luò)中,為在窗戶和其他表面使用透明電池單元鋪平道路。
  
  新發(fā)現(xiàn)為有機太陽能電池和半導體器件設(shè)計人員開辟了新天地,遠程電子傳輸?shù)目赡苄詾槠骷軜?gòu)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?guī)缀蹩床灰姷姆绞桨l(fā)電。
  
  據(jù)了解,該研究題目是《光電有機異質(zhì)結(jié)構(gòu)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。

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