美國研究人員在近日出版的《自然⋅化學》雜誌上報告稱，他們開發出一種利用單線態裂變來提高太陽能電池效率的新方法。所有現代太陽能電池板都採用相同的工作原理，那就是一個光子產生一個激子，然後激子轉換成電流。有一些分子可在太陽能電池中實現從單個光子產生兩個激子，這一過程被稱為單線態裂變。

然而，使用這種分子的最大挑戰之一是，兩個激子的存活時間非常短（幾十納秒），使其難以作為一種電力來捕獲。

在美國海軍研究辦公室的資助下，哥倫比亞大學研究團隊通過新的設計規則，開發出了迄今為止最有效和技術上最有用的分子內單線態裂變材料。新設計的有機分子可快速產生兩種激子，這兩種激子比目前最先進工藝產生的激子壽命更長，這將使每個光子產生的電能都可被太陽能電池吸收。

研究人員表示，新研究為從根本上了解這些激子如何處理單個分子，以及理解它們如何有效地應用於受光放大信號影響的設備打開了大門。該研究成果不僅可用於下一代太陽能設備生產，還可推進化學、傳感器和成像中的光催化過程，用以製造藥品、塑料和許多其他類型的消費化學品。

太陽能是恆星的饋贈，所以多年來，科學家們一直在為最大限度提高太陽能電池的轉換效率而殫精竭慮。現在，新技術讓每個光子產生的電能都可被太陽能電池吸收，這不僅是為下一代太陽能設備積蓄了更多力量，其所蘊藏的商業價值，以及對緩解能源危機的意義更加重大。我們完全有理由相信，這一成果會在未來太陽能電池領域“大有作為”。