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量子力学为更稳定的有机太阳能电池铺平了道路

来源:前瞻网
2021/5/12 13:58:43
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导读:有机太阳能电池包含2种材料,从太阳吸收的能量需要扩散——传播——到材料之间的界面。但是扩散是一个无效的过程,因为能量传播缓慢。
  一项新研究发现,量子力学可以用来制造更稳定、更容易制造的有机太阳能电池。
 
  有机太阳能电池与传统的硅基太阳能电池相比有许多优点。它们可以用印刷机大批量生产,而且重量轻,具有延展性和柔韧性。问题是现在的有机太阳能电池不如硅基太阳能电池稳定和有效。
 
  有机太阳能电池包含2种材料,从太阳吸收的能量需要扩散——传播——到材料之间的界面。但是扩散是一个无效的过程,因为能量传播缓慢,并且在到达这个界面之前有作为热量流失的风险。解决方案是将这两种材料混合在太阳能电池中,以缩短距离,从而使能量更快地到达界面。
 
  不幸的是,这也导致了太阳能电池不处于热力学平衡状态,使得设计在一段时间内更不耐用。
 
  研究人员提出了一种新方法,可以使能量在更长的距离内转移,这意味着可以避免太阳能电池中复杂的材料混合。这种方法背后的关键是量子效应——光和材料结合成混合的光物质状态。
 
  当光和物质强烈耦合时,能量会分散到整个系统。研究表明,当材料是强耦合时,能量向界面传播更快。这意味着太阳能电池中的材料不需要物理混合,因为它们是在量子水平上混合的。系统也处于热力学平衡状态。
 
  研究人员表示:“大自然利用分子间的强耦合在光合作用中有效地转移太阳能。原则上,我们已经证明了同样的基本概念可以应用于有机太阳能电池。”
 
  (原标题:量子力学为更稳定的有机太阳能电池铺平了道路)

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