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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

  一项新的研究发现,量子力学可以用来制造更稳定、更容易使用的有机太阳能电池。

  与传统的硅基太阳能电池相比,有机太阳能电池有许多优点。它们可以用印刷机、重量轻、可扩展性和灵活性大量生产。问题是,今天的有机太阳能电池不像硅基太阳能电池那样稳定和有效。
  有机太阳能电池包含两种材料,从太阳吸收的能量到扩散--传播--到材料之间的界面。但扩散是一个无效的过程,因为能量传播缓慢,在到达界面之前存在热量损失的风险。解决办法是将这两种材料混合在太阳能电池中,以缩短距离,使能量更快地到达界面。
  不幸的是,这也导致太阳能电池不处于热力学平衡状态,使得这种设计在一段时间内不那么持久。
  研究人员提出了一种在更远距离内传递能量的新方法,这意味着可以避免太阳能电池中复杂的物质混合。这种方法背后的关键是量子效应--光和物质结合成混合状态的光物质。
  当光和物质强耦合时,能量分散在整个系统中。结果表明,当物质强耦合时,能量向界面传播得更快。这意味着太阳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。
  大自然利用强大的分子间耦合来有效地传递光合作用中的太阳能,"研究人员说。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。