《自然》雜誌18日發表了美國密西根大學開發的一種新方法, 誘導電子在有機材料富勒烯中 '穿行' , 距離遠遠超過此前認為的極限. 這項研究提升了有機材料應用於太陽能電池和半導體製造的潛力, 或將改變相關行業遊戲規則.
與當今廣泛應用的無機太陽能電池不同, 有機物可以製成便宜的柔性碳基材料, 如塑料, 製造商能大量生產各種顏色和配置的成卷材料, 並將其無縫層壓到幾乎任何錶面上. 然而有機物的導電性較差, 阻礙了相關研究進展. 多年來, 有機物的不良導電性被看作是不可避免的, 但情況並非總是如此. 最新研究發現, 電子在富勒烯薄層中可以移動幾厘米, 這簡直不可思議. 在現在的有機電池中, 電子只能行進幾百納米甚至更少.
電子從一個原子移動到另一個原子, 形成太陽能電池或電子元件中的電流. 在無機太陽能電池和其他半導體中, 矽材料被廣泛應用, 其緊密結合的原子網路, 讓電子很容易穿過去; 但有機材料在單個分子間有很多鬆散的連接鍵, 會捕獲電子, 這是有機物的致命弱點.
不過, 最新發現表明, 根據具體應用調整富勒烯材料導電性是可能的. 在有機半導體中讓電子自由運動, 具有深遠影響. 例如, 目前有機太陽能電池表面必須覆蓋一層導電電極, 從產生電子的位置收集電子, 但自由移動的電子允許在遠離電極的位置收集電子. 另一方面, 製造商也可將導電電極縮小到幾乎看不見的網路中, 為在窗戶和其他表面使用透明電池單元鋪平道路.
新發現為有機太陽能電池和半導體器件設計人員開闢了新天地, 遠程電子傳輸的可能性為器件架構帶來多種可能性. 它能將太陽能電池放在建築外牆或窗戶等日用品上, 並以廉價且幾乎看不見的方式發電.
據了解, 該研究題目是《光電有機異質結構中的厘米級電子擴散》, 獲得了美國能源部SunShot計劃和空軍辦公室的支援.
