《自然》杂志18日发表了美国密歇根大学开发的一种新方法, 诱导电子在有机材料富勒烯中 '穿行' , 距离远远超过此前认为的极限. 这项研究提升了有机材料应用于太阳能电池和半导体制造的潜力, 或将改变相关行业游戏规则.
与当今广泛应用的无机太阳能电池不同, 有机物可以制成便宜的柔性碳基材料, 如塑料, 制造商能大量生产各种颜色和配置的成卷材料, 并将其无缝层压到几乎任何表面上. 然而有机物的导电性较差, 阻碍了相关研究进展. 多年来, 有机物的不良导电性被看作是不可避免的, 但情况并非总是如此. 最新研究发现, 电子在富勒烯薄层中可以移动几厘米, 这简直不可思议. 在现在的有机电池中, 电子只能行进几百纳米甚至更少.
电子从一个原子移动到另一个原子, 形成太阳能电池或电子元件中的电流. 在无机太阳能电池和其他半导体中, 硅材料被广泛应用, 其紧密结合的原子网络, 让电子很容易穿过去; 但有机材料在单个分子间有很多松散的连接键, 会捕获电子, 这是有机物的致命弱点.
不过, 最新发现表明, 根据具体应用调整富勒烯材料导电性是可能的. 在有机半导体中让电子自由运动, 具有深远影响. 例如, 目前有机太阳能电池表面必须覆盖一层导电电极, 从产生电子的位置收集电子, 但自由移动的电子允许在远离电极的位置收集电子. 另一方面, 制造商也可将导电电极缩小到几乎看不见的网络中, 为在窗户和其他表面使用透明电池单元铺平道路.
新发现为有机太阳能电池和半导体器件设计人员开辟了新天地, 远程电子传输的可能性为器件架构带来多种可能性. 它能将太阳能电池放在建筑外墙或窗户等日用品上, 并以廉价且几乎看不见的方式发电.
据了解, 该研究题目是《光电有机异质结构中的厘米级电子扩散》, 获得了美国能源部SunShot计划和空军办公室的支持.
