有機太陽電池大躍進
- 上線日期：2010/11/11 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國物理學家最近發現，有機半導體中的電子-電洞對(electron-hole pair)能傳遞的距離是先前觀測到的一千倍。這項發現意味著有機半導體在太陽電池的應用上可能和無機半導體一樣大有可為，未來可望製作出有效率、便宜且能大量生產的太陽電池。
目前市售太陽電池多半是由無機半導體(如矽)所製成。可見光或近紅外光波段的光子照射到電池表面時，會產生稱為激子(exciton)的電子電洞對，兩者分離後形成光電流。無機半導體太陽電池的製作昂貴，因此科學家一直希望找到有機的替代品。有機半導體通常以便宜的溶液方式製造，而且已經應用在發光二極體(LED)與平面顯示器的製造，此外，有機半導體對環境的衝擊也較低。
然而，有機半導體的問題在於電子和電洞的分離。形成的激子的電子及電洞只有到達人造的異質接面並朝兩側移動才會分離。不幸的，以往在有機半導體中，激子只能前進數奈米，因此電池必須做得很薄，導致效能低落。
Vitaly Podzorov與他在Rutgers大學的同事找到了名為紅螢烯(rubrene)的有機物質，它的激子能行進約一千倍遠的距離。Podzorov指出，激子在材料中能移動越遠，異質接面收集到激子的機會就更大。紅熒烯是一種結構高度有序的有機半導體，已經應用在有機LED中。
激子為電中性，很難在塊材中量測，因此Rutgers團隊自行發展出一個方法去測量離開材料底面的激子分離時造成的電流。他們利用光源探測材料，由於光的穿透深度會隨波長及偏振而改變，因此他們能夠建立一個激子移動穿過材料的清晰圖象。
Rutgers團隊相信紅螢烯性能優越的原因在於它擁有高度有序的結構，以及產生的激子的天性。他們認為電子電洞對不是以單激子存留，而是分裂成能量較低的三重激子，由於三重激子的生命期較長，因此可以傳遞更遠。詳見近期的Nature Material 10.1038/nmat2872。
原始網站: http://physicsworld.com/cws/article/news/44036
譯者:李杰成、陳伯勳、廖繼揚(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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