太陽為地球提供了大量的能量，但太陽能電池在生產(chǎn)電力的過程中總是會(huì)損失一些能量。這是使用有機(jī)太陽能電池的一個(gè)障礙，特別是對(duì)于那些在創(chuàng)新應(yīng)用中可行的電池。

提高有機(jī)太陽能電池效率的一個(gè)關(guān)鍵因素是改善材料中積累的太陽能的傳輸。慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TUM）的一個(gè)研究小組現(xiàn)在已經(jīng)證明，某些有機(jī)染料可以幫助建立能量通過的“虛擬高速公路”。

有機(jī)太陽能電池很輕，非常薄的能量收集器。它作為一種柔性涂層，幾乎適合任何表面：基于有機(jī)半導(dǎo)體的太陽能電池開辟了一系列應(yīng)用的可能性，例如，作為太陽能電池板和薄膜，可以卷起，或者用于智能設(shè)備。

但在許多應(yīng)用中的一個(gè)缺點(diǎn)是，材料內(nèi)部收集的能量傳輸相對(duì)較差。研究人員正在研究有機(jī)太陽能電池的基本傳輸過程，以找到改善這種傳輸?shù)姆椒āUM在這方面取得了突破。

在最新研究中，他們更關(guān)注光和物質(zhì)之間的相互作用，特別是所謂的激子的行為。研究結(jié)果已于近期發(fā)表在了《自然通訊》雜志上。

他們解釋稱，“激子就像太陽的燃料，必須得到最佳的利用。當(dāng)光子形式的光能與太陽能電池的材料碰撞時(shí)，它被吸收并緩沖為激發(fā)態(tài)。這種中間態(tài)被稱為激子。”

這些電荷在到達(dá)專門設(shè)計(jì)的界面之前不能用作電能。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)證明，可以使用有機(jī)染料創(chuàng)建所謂的激子傳輸高速公路。

根據(jù)研究人員的說法，激子盡可能快地到達(dá)這個(gè)界面之所以如此重要，是因?yàn)榧ぷ拥膲勖芏獭Ｋ麄冋f，“傳輸越快、越有針對(duì)性，能量產(chǎn)量就越高，因此太陽能電池的效率也就越高。”

具體而言，這種有機(jī)染料分子被稱為醌型花青素，由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)和出色的吸收可見光的能力，使其成為可能。因此，它們也適合用作有機(jī)太陽能電池的活性層。

利用光譜測量和模型，研究人員能夠觀察到激子在染料分子中的快速運(yùn)動(dòng)。研究人員補(bǔ)充說：“我們的設(shè)計(jì)提供的1.33電子伏特的數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于有機(jī)半導(dǎo)體的值——可以說有機(jī)染料分子形成了一種超級(jí)高速公路。”

研究人員強(qiáng)調(diào)，這些基礎(chǔ)性的新發(fā)現(xiàn)可以為在有機(jī)固體物質(zhì)中實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的、更高效的激子傳輸鋪平道路，從而加速開發(fā)性能更高的有機(jī)太陽能電池和有機(jī)發(fā)光二極管。

來源：財(cái)聯(lián)社 作者：黃君芝