研究人员开发的材料可以彻底改变太阳能利用光线的方式

哥伦比亚大学的研究人员已经开发出一种方法，可以利用单线裂变产生的更多能量来提高太阳能电池的效率，从而提供一种工具来推动下一代设备的发展。

在本月发表在“ 自然 - 化学”杂志上的一项研究中，该团队详细介绍了有机分子的设计，这种分子能够为每个光子产生两个激子，这一过程称为单线态裂变。激子产生得很快，并且比它们的无机对应物产生的能量长得多，这导致每个光子产生的电能被太阳能电池吸收。

“我们已经为单线裂变材料制定了一个新的设计规则，”化学副教授，该研究的三位首席研究员之一Luis Campos说。“这使我们开发出迄今为止最有效和技术上最有用的分子内单线态裂变材料。这些改进将为更高效的太阳能电池打开大门。”

Campos解释说，所有现代太阳能电池板都采用相同的工艺 - 一个光子产生一个激子。然后激子可以转换成电流。然而，有一些分子可以在太阳能电池中实现，这些分子能够从单个光子产生两个激子 - 一个叫做单线态裂变的过程。这些太阳能电池构成了下一代设备的基础，这些设备仍处于初期阶段。然而，使用这种分子的最大挑战之一是两个激子在非常短的时间内(几十纳秒)“活”，使得它们难以作为一种电力来收获它们。

在当前由海军研究办公室资助的研究中，Campos及其同事设计的有机分子可以快速产生两种激子，这种激子比最先进的系统寿命更长。Campos解释说，这是一项不仅可以用于下一代太阳能生产，而且还可用于化学，传感器和成像中的光催化过程的进步，因为这些激子可用于引发化学反应，然后可以使用按行业制造药品，塑料和许多其他类型的消费化学品。

“我们小组和其他人已证明了分子内单线态裂变，但产生的激子要么生成得非常缓慢，要么不会持续很长时间，”坎波斯说。“这项工作是第一次证明单线态裂变可以快速产生两个可以存活很长时间的激子。这为从根本上研究这些激子如何处理单个分子，以及理解它们如何能够打开大门打开了大门。有效地投入到受光放大信号影响的设备中。“

他补充说，该团队的设计策略也应该在科学研究的不同领域证明是有用的，并且还有许多其他难以想象的应用。

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