量子力学为更稳定的有机太阳能电池铺平了道路

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。”

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：

【1】https://www.nature.com/articles/s41467-021-22183-3

【2】https://www.sciencedaily.com/releases/2021/05/210511123552.htm