無序塑料聚合物可優化塑料太陽能電池性能

科學家們歷經數年試圖讓柔性塑料太陽能電池變得與傳統硅制太陽能電池一樣高效。為了優化塑料太陽能電池的性能，幾個研究小組試著研制出新的塑料材料以提高太陽能電池的電流量。他們希望通過對塑料聚合物的重新設計讓它變成像硅一樣的晶體，然而電流量并沒有因此得到提高。

研究論文合著者阿爾貝托·塞利奧(Alberto Salleo)表示:“人們過去認為，將塑料聚合物變得像硅一樣就會有更好的性能，但是我們發現它們并不天生就是結構有序的晶體?！?/p>

因此，他們摒棄了讓塑料聚合物效仿硅的理念，選擇遵循塑料的天性。

在研究中，斯坦福大學研究人員將研究重心放在共軛聚合物(或高分子半導體)上，這個類別的材料由有塑料特性的碳原子鏈構成，能夠吸收陽光并導電。

高分子半導體自研發至今已有40年，被認為是理想的超薄太陽能電池、發光二級管以及晶體管材料。與用于屋頂太陽能板的硅晶體不同，高分子半導體質量較輕能夠在室溫下用噴墨打印機或其它廉價工具進行處理加工。既然如此，為什么塑料太陽能電池未能得到廣泛應用呢?

薩里奧解釋說“原因之一，就是這種材料因為其較差的性能而未能市場化，在太陽能電池中，電子需要在材料中快速移動，但是高分子半導體的電子遷移率稍低的可憐?！?/p>

薩里奧帶領研究小組對近20年的實驗數據進行了分析，“多年來，很多人致力于生產堅硬質地、結構有序的聚合物，但是分子遷移率一直居低。有幾個實驗室制成的無序結構的聚合物卻有很高的分子遷移率?！?/p>

薩里奧最終得出結論，“想要聚合物擁有更高的性能，就必須設計出尺寸小且結構無序的晶體，把他們緊緊裹住，并與高分子鏈相連。這樣，電子在其中的移動就像行駛在高速公路上一樣?！?/p>