涉及的人士称，一项新的针对电荷分离基础科学的多大学研究极大地提高了对这一主题的理解-据了解，这种理解的提高将在不久的将来导致更高效的有机太阳能电池。
这项新工作为该技术创建了许多“设计规则”，这些规则将导致效率的显着提高。这项新的研究是由宾州州立大学的电气工程师Noel Giebink（主要作者，本科生Bethany Bernardo）以及比利时IMEC，阿贡国家实验室，西北和普林斯顿大学的同事进行的。
以橙色阴影表示的电子波函数分布在有机太阳能电池异质结的这种表示中的几个纳米晶体富勒烯分子上。宾夕法尼亚州Giebink
目前，顶级有机太阳能电池在实验室中的最高效率约为10％，大大低于传统形式的太阳能。有机太阳能电池效率更高的主要限制之一在于能否分离“由光吸收引起的带负电的电子和带正电的空穴组成的强结合对，统称为激子。”为了产生电流，必须将电子和空穴这两个成分保持分开。这就是新研究的来历。
宾夕法尼亚州立大学继续：
完成此操作的方法是创建一个异质结，该异质结是彼此相邻的两个不同的有机半导体，其中一个喜欢放弃电子，另一个喜欢接受电子，从而将原始激子分成电子并保留在空穴中在附近的分子上。然而，该领域中一个长期存在的问题是，在这个阶段仍然强烈地相互吸引的附近电子和空穴如何完全分离开，以便产生具有大多数太阳能电池所观察到的效率的电流。
在过去的几年中，提出了一种新的观点，即高分离效率取决于量子效应-电子或空穴可以以波状状态存在，同时散布在附近的几个分子上。当其中一个载流子的波动函数在距其伴侣足够远的位置塌陷时，电荷可以更容易地分离。Giebink及其同事的工作提供了令人信服的新证据来支持这种解释，并确定了由C60分子（也称为富勒烯或布基球）制成的普通受体材料的纳米结晶度，是实现这种离域作用的关键。
Giebink表示：“这种局部晶体顺序对于有机太阳能电池中高效产生光电流至关重要。”“社区普遍认为，分裂激子需要大量多余的能量，这意味着供体和受体材料之间必须有很大的能级差。但是这种巨大的能量偏移降低了太阳能电池的电压。鉴于波函数离域和局部结晶度对电荷分离过程的影响，我们的工作消除了这种感知的权衡。这一结果将有助于人们设计新的分子并优化供体和受体的形态，从而有助于在不牺牲电流的情况下提高太阳能电池的电压。”
新发现发表在《自然通讯》杂志上。
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