帕德博恩大學的物理學家透過複雜的電腦模擬，利用有機材料並四苯顯著提高了太陽能電池的效率。他們發現，並四苯-矽界面上的缺陷可促進能量傳遞，從而有望設計出性能大幅提高的新型太陽能電池。

帕德博恩大學的物理學家利用複雜的電腦模擬設計出一種新型太陽能電池，其效率大大高於現有的太陽能電池。性能的提升歸功於一種名為”蒽”的有機化合物的細長塗層。相關成果最近發表在著名期刊《物理評論快報》。

「地球上每年的太陽輻射能超過一兆千瓦小時，因此超過全球能源需求的5000 倍以上。因此，光伏技術，即利用太陽光發電，為清潔和再生能源的供應提供了巨大的潛力，但這潛力在很大程度上仍未開發。」帕德博恩大學自然科學系主任、物理學家沃爾夫-吉羅-施密特（Wolf Gero Schmidt）教授解釋說：「目前，用於此目的的矽太陽能電池在市場上占主導地位，但其效率有限。其中一個原因是短波輻射的部分能量沒有轉化成電能，而是轉化成了無用的熱量。”

(從左到右）作者Uwe Gerstmann 博士、Marvin Krenz 博士和Wolf Gero Schmidt 博士教授與他們關於太陽能電池能量傳輸的海報。圖片來源：帕德博恩大學，Besim Mazhiqi

施密特解釋：”為了提高效率，可以在矽太陽能電池中加入有機層，例如由半導體並四苯製成的有機層。短波光會被這層有機層吸收，並轉化為高能量電子激發子，即所謂的激子。這些激子在並四苯中衰變為兩個低能激子。如果能成功地將這些激子轉移到矽太陽能電池中，就能有效地將它們轉化為電能，並提高可用能量的總體產量。”

施密特的團隊正在帕德博恩大學的高效能運算中心–帕德博恩並行運算中心（PC2）使用複雜的電腦模擬，研究蒽向矽的激發轉移。現在已經取得了決定性的突破：在與同樣來自帕德博恩大學的Marvin Krenz 博士和Uwe Gerstmann 教授共同進行的一項研究中，科學家們發現，在蒽薄膜和太陽能電池之間的界面上存在不飽和化學鍵形式的特殊缺陷，這會極大地加速激子轉移，這種缺陷發生在氫的解吸過程中，並導致具有波動能量的電子界面態，這些波動像升降機一樣將電子激發子從梭碳烯傳送到矽中。

太陽能電池中的這種”缺陷”實際上與能量損失有關，這使得三位物理學家的研究結果更加令人吃驚：”就梭形矽界面而言，缺陷對於能量的快速傳輸至關重要。我們的電腦模擬結果確實令人吃驚。我們的電腦模擬結果確實令人吃驚，同時也為設計效率顯著提高的新型太陽能電池提供了精確指標。”

編譯來源：ScitechDaily