據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月11日報(bào)道,，美國羅格斯大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，激子在有機(jī)半導(dǎo)體晶體紅熒烯中的擴(kuò)散距離是以前認(rèn)為的1000多倍,，該距離與激子在制備無機(jī)太陽能電池的硅,、砷化鎵等材料中的距離相媲美?？茖W(xué)家認(rèn)為,，新的研究發(fā)現(xiàn)有望讓有機(jī)太陽能電池的成本更低、性能更卓越,，或許可以取代硅基太陽能電池,。相關(guān)研究論文發(fā)表在《自然·材料學(xué)》雜志在線版上。
羅格斯大學(xué)的助理教授瓦伊塔利·波德茲瑞福表示,，科學(xué)界一直使用有機(jī)半導(dǎo)體來制造太陽能電池和其他產(chǎn)品,，因?yàn)椋袡C(jī)半導(dǎo)體能夠建造在大的塑料薄片上,。但是,，有機(jī)半導(dǎo)體有限的光伏轉(zhuǎn)化效率限制了其在太陽能領(lǐng)域的發(fā)展，但新發(fā)現(xiàn)可以加速有機(jī)太陽能電池的研發(fā)速度,。
波德茲瑞福和同事發(fā)現(xiàn),，激子在超純凈的晶體有機(jī)半導(dǎo)體紅熒烯中的行進(jìn)距離是以前認(rèn)為的1000多倍。而此前,，研究人員觀測到的激子在有機(jī)半導(dǎo)體中的行進(jìn)距離不足200納米,。
波德茲瑞福表示，這是科學(xué)家首次觀察到激子在有機(jī)半導(dǎo)體中可行進(jìn)幾微米——其擴(kuò)散距離從2微米到8微米不等,，這個(gè)距離與激子在制備無機(jī)太陽能電池的材料硅,、砷化鎵中的擴(kuò)散距離相媲美。而激子的擴(kuò)散距離越遠(yuǎn),，可以吸收的太陽光越多,。
波德茲瑞福解釋道,，當(dāng)激子碰撞到半導(dǎo)體的邊界或結(jié)點(diǎn)時(shí)，電子移動到結(jié)點(diǎn)的一邊,，電子空穴移動到另一邊,，產(chǎn)生光伏電流。如果激子的擴(kuò)散距離不到1納米,，僅僅離邊界或結(jié)點(diǎn)最近的激子才會產(chǎn)生光伏電流,，這也是為何目前有機(jī)太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率偏低的原因。
研究人員指出,，激子通?？煞譃槿f尼爾（Wannier）激子和弗倫克爾（Frenkel）激子。萬尼爾激子在晶格中移動得更快,，因此,，其產(chǎn)生光電的屬性更加突出,。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),，有機(jī)半導(dǎo)體紅熒烯晶體內(nèi)的激子的行為更像無機(jī)晶體中的萬尼爾激子的行為。而之前,，科學(xué)家以為,，有機(jī)半導(dǎo)體中只會出現(xiàn)弗倫克爾激子。因此,，該實(shí)驗(yàn)證明,，激子擴(kuò)散的障礙不是有機(jī)半導(dǎo)體的固有障礙，進(jìn)一步的研究有望研發(fā)出效率更高,、可批量生產(chǎn)的有機(jī)太陽能電池,。
研究人員也發(fā)明了一種新的技術(shù)—偏振分辨感光電流光譜，來分離晶體表面的激子,，并且產(chǎn)生大的感光電流,，這種技術(shù)也可以用于其他物質(zhì)。（生物谷Bioon.com）
