“塑料”太阳能电池如何工作？新研究提供洞察力

自从“塑料”太阳能电池诞生以来，尽管至今仍在使用，但确切的机理仍是一个谜。但是，随着新的大学研究开始阐明所涉及的过程，所有这些事情似乎都终于改变了-光束激发太阳能板中化学物质并产生电荷的方法。

随着了解的加深，应该有可能提高技术的成本效率，否则无论如何这就是工作的目的。这项新工作由蒙特利尔大学，科学技术设施委员会，伦敦帝国学院和塞浦路斯大学的研究人员领导。

需要三束激光束，以飞秒激发拉曼光谱法记录PCDTBT的激发振动模式。首先，绿色脉冲被聚合物吸收，就像阳光将在太阳能电池中那样，从而产生激发态。然后，一对红外线和白色脉冲探测该激发的振动模式。极短的光脉冲和精确的定时使得不到300飞秒的令人印象深刻的时间分辨率成为可能。图片来源：蒙特利尔大学

这项研究的第一作者说：“对于所有太阳能转换系统的分子机理的基本机理的深入了解，我们的发现至关重要。我们已经取得了积极进展的'圣杯'，取得了巨大进展。” ，蒙特利尔大学的FrançoiseProvencher。

蒙特利尔大学的新闻稿提供了一些背景信息：

研究人员一直在研究支撑太阳能转换设备的反应的基本开端，研究了基于聚合物半导体和富勒烯衍生物共混物的新型光电二极管。聚合物是由许多相同种类的较小分子组成的大分子-由所谓的“有机”结构单元组成，因为它们由原子组成，原子也构成了生命分子（碳，氮，硫）。富勒烯是由碳制成的橄榄球状分子。

“在这些和其他设备中，光的吸收促进了电子和带正电物质的形成。为了最终提供电力，这两个有吸引力的物种必须分开并且电子必须移开。如果电子不能足够快地移开，那么正负电荷就会简单地重新结合，实际上什么也不会改变。太阳能设备的整体效率可以比较重组的数量和分离的数量。”塞浦路斯大学的研究作者索菲亚·海斯（Sophia Hayes）解释说。

“我们使用飞秒激发的拉曼光谱，”科学技术设施委员会中央激光设施的托尼·帕克（Tony Parker）解释说。飞秒激发拉曼光谱技术是一种先进的超快激光技术，可提供有关在极快的化学反应过程中化学键如何变化的详细信息。当分子与激光脉冲相互作用时，激光会提供有关分子振动的信息。

通过对这些振动的计算，研究人员可以“确定分子如何进化”。

新工作有两个主要发现。

首先，他们发现，在电子从正中心移开后，必须迅速进行分子重排，并使其在300飞秒（0.0000000000003 s）内类似于最终产物。飞秒是百万分之一秒，飞秒是秒，秒是370万年。其次，研究人员指出，使用FSRS方法观察到的这种初始电荷分离后，任何正在进行的弛豫和分子重组过程都应非常小。

“我们的发现为将来的研究开辟了途径，以了解实际产生高效太阳能电池的材料系统与应该有效但实际上表现不佳的系统之间的差异。这项研究的资深作者，蒙特利尔大学的卡洛斯·席尔瓦（Carlos Silva）表示：“对有效的方法和无效的方法有了更深入的了解，显然可以在将来设计出更好的太阳能电池板。”

新发现刚刚发表在《自然通讯》杂志上。

谈到最先进的太阳能，印度最近宣布了其计划建造世界上最大的浮动式太阳能发电厂的计划。50兆瓦太阳能光伏项目将由印度领先的水力发电商国家水电公司在喀拉拉邦南部的水域之上建造。

该项目预计耗资约64-72百万美元。去年，由可再生能源学院主席SP Gon Choudhury领导的团队开发了正在使用的浮动式太阳能发电厂技术概念。