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对于塑料太阳能电池技术而言,理解激子扩散是关键的,在其中,光的吸收产生激子,而不是直接诱发电流,就像在最常用的硅系统中那样。 激子在塑料太阳能电池中产生以后,会朝着专门设计的界面扩散,在那里,它们会激发电子进入外部电路,形成电子的流动,就是我们所说的电流。这个扩散过程是限制塑料太阳能电池效率的技术挑战之一。 比阿基奥说:“这是第一次,分子材料中的激子在室温下被直接观察到,我们相信,我们已经证明的技术其他研究人员将会利用,以更好地理解激子扩散以及它在塑料太阳能电池中形成的瓶颈。” 我们什么时候会有廉价高效的塑料太阳能电池?世界各地研究人员的目标就是提高激子扩散长度,直到它们变得和光的吸收一样长,就是在这一点,阳光可以最有效地收集,并转化为能量。 尔克昕和比阿基奥的文章发表在杂志《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。 这项研究受到利哈伊大学的学院创新基金(Faculty Innovation Grant)的支持,这个基金提供资源,开发新思路,演示研究重要问题的新方法。 得益于扩散激子的直接成像,尔克昕和比阿基奥能够精确测量它们的扩散长度。他们发现,这个长度在某一特定方向非常高,达到的数值,比在目前使用的塑料太阳能电池中高数百倍。这是第一次,在分子材料中直接观察室温下的激子,而且都认为,广泛采用尔克昕和比阿基奥开发的技术,将带来该领域的重大进展。 比阿基奥说:“重要的是,物理学家探索了这一机制背后最根本的现象,使太阳能的收集可以采用廉价的有机材料。有机物有大量未开发的潜力,我们在红荧烯中观察到的非常有效的激子扩散,可能为新的思路和技术奠定基础,以开发比以前更有效的塑料太阳能电池。” |
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