太陽能電池的效率可能會因凹凸而提高。新的研究表明，在有機太陽能電池表面建造微小的穹頂可將其效率提高三分之二，同時從更廣的角度捕捉光線。太陽能電池通常是平的，這樣就能在任何時候最大限度地將表面暴露在陽光下。當太陽在一定角度內時，這種設計效果最佳，因此電池板通常傾斜15 至40 度，以最大限度地利用一天中的光線。

科學家也嘗試了其他形狀的表面，包括嵌入球形奈米二氧化矽殼，可以捕捉和循環太陽光，使設備從太陽光中獲得更多能量。在這項新研究中，土耳其阿卜杜拉-居爾大學的科學家們對圓頂形凸起如何促進有機太陽能表面進行了複雜的模擬。

研究團隊研究了以一種名為P3HT:ICBA 的有機聚合物為活性層、鋁層和PMMA 底層、透明氧化銦錫（ITO）保護層為頂層的光伏電池。整個穹頂（研究小組稱為”半球形外殼”）都採用了這種夾層結構。

新型太陽能電池表面穹頂的剖面圖D.Hah, doi 10.1117/1.JPE.14.018501

研究人員進行了所謂的三維有限元素分析（FEA），將複雜系統的元素分解成易於管理的小塊，以便更好地進行模擬和分析。

與平坦的表面相比，點綴著凹凸的太陽能電池的光吸收率分別提高了36% 和66%，取決於光的偏振。與平面相比，這些凸起還能讓光線從更廣的方向進入，角度覆蓋範圍高達82 度。

雖然團隊還沒有真正製造出這種太陽能電池的實體版本，但如果原理確實可行，那麼它不僅可以用於屋頂太陽能，還可以用於光照條件不斷變化的系統，例如穿戴式電子設備。

該研究的作者Dooyoung Hah 教授說：”由於半球殼狀活性層具有更好的吸收和全向性特性，它將有利於有機太陽能電池的各種應用領域，如生物醫學設備，以及發電窗和溫室、物聯網等應用。”

這項研究發表在《能源光子學期刊》。