可以提高有机太阳能电池性能的新发现

在这项最新研究中，研究团队开始从一个大型的结晶之整体结构来看，尤其是它的对称的重复图案的原子结构。

“这就像是通过一个分子一个分子的观察来解释海洋，或研究一个全波，” Felipe H. da Jornada说，他是这项研究的共同作者。是一名博士后研究人员，目前在伯克利实验室也隶属于激发态能源材料计算研究中心。

“我们的方法直接捕捉整个晶体，”而不管大小，他提到。

国家能源研究科学计算中心的研究小组在实验室利用伯克利实验室的分子铸造和超级计算资源进行了计算，开发、建模和测试了裂变过程的新理论。

“我们相信，这些理论也可以应用于不同的材料，”Refaely Abramson说，“在这个意义上，理论是非常重要的。”之前的实验已经错过了一些关于晶体结构的单核裂变机制作用的重要线索。

这项研究的结论是，为了有效地将这些电子空穴对增加一倍，取样材料应该在晶体结构中显示一种特殊的对称性或重复的分子组合，就像房间的地板可以用相同的瓷砖显示许多简单的重复图案一样。

单重裂变过程的效率在很大程度上取决于在每一个重复的图案或“主题”在晶体中包装的分子的数量，并在一个特定类型的对称，其中有一个180度旋转和镜像这些图案。研究人员发现，这种对称性和效率之间的关系，使他们能够对整体裂变的效率作出强有力的预测。

这些预测只能是具有可能性，但是，如果样品中的电子-空穴对像移动整个水晶像在海浪波的对象。这种方法也使他们对分裂过程有了新的认识，以及新创建如何表现为相反方向传播的波。

研究人员指出，要使这些发现更符合现实世界的应用程序，但还需要制定几个步骤。例如，在太阳能电池中，电子必须有效地从与空穴的配对中解放出来，以获得能量并改善太阳能电池板的性能。

了解材料中的载流子的倍增可能帮助研究人员更好地解释和工程师逆向过程，如用于手机显示屏降低载流子的数量的技术（这一过程称为三重融合），Neaton说。

Louie指出，这是多个不同领域研究人员通力合作的结果，对激发态能源材料计算研究中心的一个重要方面是引入新的思路对于解决这种存在几十年的问题是很有用的。

他说：“这是我们能够解决的第一个重要议题之一，现在它已经实现了。”

 原文来源：https://phys.org/news/2018-01-discovery-solar-cell.html