研究人员将有机分子像晶体一样以高度有序的方式排列并激发了波的性质

2019-10-11 15:53:52

有机太阳能电池是轻便,灵活,低成本和绿色的设备,因此被视为可再生能源行业创新的潜在种子。然而,有机太阳能电池的能量转换效率低于当代的硅太阳能电池。

在半导体太阳能电池中,光在电池中两个半导体层的“ pn结”界面处转换为电子对(负载流子)和空穴(正载流子)的激发对。半导体每一层中的施主(电子间距; p型)和受主(电子俘获; n型)分子彼此面对,成为理想的p / n结。为了增加电池中这种太阳能“电池”的数量,需要大面积的pn结,因此已经开发出了复杂的“ bulkeetero” pn结,它是像褶一样的折叠界面。在像迷宫这样的复杂结构中,由于分子粗略地排列,换句话说,结晶度低,所产生的载流子难以到达电池的输出电极。为了有效地实现高传输,载流子,电子或空穴应在分子之间离域。分子的有序排列带出了进位的波性质。

分子科学研究所(IMS),日本同步辐射研究所(JASRI)和东京科学大学的研究人员成功地制造了具有高结晶度的有机半导体pn结。在结的制造过程中,通过分子束外延(MBE)技术将受体(全氟并五苯)分子以有序的方式沉积到供体分子(并五苯)的单晶上。通过角度分辨光电子能谱观察到了晶体pn结的电子结构,结果表明受体分子层形成了价带,这是激发波性质的证据。

通过设计组成有机分子的结构可以调整有机半导体的功能。使用多种有机分子的晶体pn结制造技术使我们能够实现具有高能量转换效率的新概念有机太阳能电池。

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