日本研究人員的新分子可生產更高效的有機薄膜太陽能電池
研究人員創造了一種新分子，可以自然形成 p/n 結，這種結構對於將陽光轉化為電能至關重要。大阪都立大學科學家的努力為生產更高效的有機薄膜太陽能電池提供了一條有前途的捷徑。研究小組指出，有機薄膜太陽能電池使用碳基半導體代替傳統的矽，使其重量輕、靈活且經濟。它們可以融入油墨中，用於在日常表面（例如窗膜甚至衣服）上進行印刷。然而，它們的效率仍然落後於傳統的矽太陽能電池。大阪都立大學工程研究生院副教授、該研究的主要作者 Takeshi Maeda 表示：“‘p/n 異質結’必須經過精確調整，才能實現吸收光時產生的電荷的快速分離和傳輸。” “傳統上，界面是通過物理混合 p 型和 n 型分子來創建的。但即使是加工條件的細微變化也可能導致混合不一致、結構不穩定和器件性能下降。”為了應對這些挑戰，研究人員積極探索替代策略，將 p 型和 n 型半導體元件集成在單個分子內，從而僅通過分子自組裝即可形成納米級 p/n 異質結。然而，單分子的自組裝本質上是複雜的。溶劑或溫度的微小差異可能會產生多種競爭性聚集結構，從而難以可靠地獲得明確且最佳的納米級 p/n 異質結。據新聞稿稱，在此背景下，該團隊專注於控制分子自組裝，以從單個分子系統選擇性地形成明確的納米級 p/n 異質結。供體-受體-供體分子 研究小組設計了一種供體-受體-供體分子，稱為TISQ，它將基於方酸菁的p型片段（供體）和萘二酰亞胺n型片段（受體）集成在單個分子內。通過促進氫鍵合的酰胺基團連接，TISQ 可以自發地自組裝成不同的納米級結構，可能為內置 p/n 異質結提供更穩定的途徑。 Maeda 說：“我們發現，TISQ 根據溶劑形成 J 型或 H 型聚集體。兩者都表現出不同的電子行為，特別是在光照射時它們傳輸電荷的效率方面。”根據溶劑的不同，TISQ 會自發組織成納米顆粒狀 J 型或納米纖維狀 H 型聚集體，每種聚集體具有不同的電子行為。
已发布: 2026-01-22 04:27:00
