據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月11日報道,，美國羅格斯大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn),，激子在有機半導(dǎo)體晶體紅熒烯中的擴散距離是以前認為的1000多倍，該距離與激子在制備無機太陽能電池的硅,、砷化鎵等材料中的距離相媲美,。科學(xué)家認為,，新的研究發(fā)現(xiàn)有望讓有機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)界一直使用有機半導(dǎo)體來制造太陽能電池和其他產(chǎn)品，因為,，有機半導(dǎo)體能夠建造在大的塑料薄片上,。但是，有機半導(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半導(dǎo)體紅熒烯中的行進距離是以前認為的1000多倍,。而此前,，研究人員觀測到的激子在有機半導(dǎo)體中的行進距離不足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半導(dǎo)體中可行進幾微米——其擴散距離從2微米到8微米不等,，這個距離與激子在制備無機太陽能電池的材料硅、砷化鎵中的擴散距離相媲美,。而激子的擴散距離越遠,，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)點時,，電子移動到結(jié)點的一邊，電子空穴移動到另一邊,，產(chǎn)生光伏電流,。如果激子的擴散距離不到1納米，僅僅離邊界或結(jié)點最近的激子才會產(chǎn)生光伏電流,，這也是為何目前有機太陽能電池的轉(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,。進一步發(fā)現(xiàn)，有機半導(dǎo)體紅熒烯晶體內(nèi)的激子的行為更像無機晶體中的萬尼爾激子的行為,。而之前,，科學(xué)家以為，有機半導(dǎo)體中只會出現(xiàn)弗倫克爾激子,。因此,，該實驗證明，激子擴散的障礙不是有機半導(dǎo)體的固有障礙,，進一步的研究有望研發(fā)出效率更高,、可批量生產(chǎn)的有機太陽能電池。
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）
