哥伦比亚大学的研究人员已经开发出一种方法，可以利用单重裂变利用更多的能量来提高太阳能电池的效率，从而提供了一种工具来帮助推动下一代设备的开发。
在本月发表于《自然化学》上的一项研究中，研究小组详细介绍了能够在每个光子光子中产生两个激子的有机分子的设计，这一过程称为单峰裂变。激子产生迅速，并且比无机激子产生的寿命更长，这导致每个光子产生的电放大，并被太阳能电池吸收。
该研究的三名主要研究者之一，化学副教授路易斯·坎波斯说：“我们已经为单线态裂变材料制定了新的设计规则。” “这导致我们开发了迄今为止最有效和技术上最有用的分子内单线态裂变材料。这些改进将为更高效的太阳能电池打开大门。”
坎波斯解释说，所有现代太阳能电池板都以相同的过程运行-一个光子产生一个激子。然后可以将激子转换成电流。但是，太阳能电池中可以实现一些分子，这些分子能够从单个光子产生两个激子，这一过程称为单重态裂变。这些太阳能电池构成了仍处于起步阶段的下一代设备的基础。但是，使用此类分子的最大挑战之一是两个激子在很短的时间内(数十纳秒)“存活”，很难以电的形式收集它们。
在当前的研究中，由海军研究办公室部分资助的坎普斯及其同事设计了有机分子，它们可以快速产生两种激子，其寿命比最先进的系统长得多。Campos解释说，这一进步不仅可用于下一代太阳能生产，而且可用于化学，传感器和成像的光催化过程，因为这些激子可用于引发化学反应，然后可用于化学反应。按行业制造药品，塑料和许多其他类型的消费化学品。
坎波斯说：“我们的小组和其他人已经证明了分子内单线态裂变，但是产生的激子要么很慢地产生，要么不会持续很长时间。” “这项工作是第一个证明单重态裂变可以迅速产生两个可以长期存在的激子的方法。这为从根本上研究这些激子在单个分子上的行为打开了大门，并且也了解了它们如何能够可以有效地用于受益于光放大信号的设备中。”
他补充说，该团队的设计策略在科学研究的各个领域也应被证明是有用的，并具有许多其他但无法想象的应用。
坎波斯的研究合著者是：哥伦比亚大学的塞缪尔·桑德斯和安德鲁·潘。纽约城市大学的Matthew Y. Sfeir;和新南威尔士大学的Amir Asadpoordarvish。
