記者昨日從中科大獲悉，該校微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心羅毅教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組江俊教授利用第一性原理計(jì)算，提出了首個(gè)自適應(yīng)開(kāi)關(guān)的有機(jī)分子太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)，該方案具有低成本、高效、自適應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。相關(guān)成果日前發(fā)表在國(guó)際著名的《物理化學(xué)快報(bào)》上。

太陽(yáng)能電池極具應(yīng)用前景，有材料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、工藝簡(jiǎn)單、柔韌性好、易于大規(guī)模生產(chǎn)、輕薄柔軟易攜帶、可降解、環(huán)境污染小等諸多優(yōu)點(diǎn)。但其光電轉(zhuǎn)換效率不高，與無(wú)機(jī)半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池相比仍有較大差距。

在這次研發(fā)的單分子有機(jī)太陽(yáng)能電池中，光開(kāi)關(guān)分子偶氮苯被插入到一個(gè)典型的給體—受體體系中，組成一個(gè)給體—光開(kāi)關(guān)—受體體系。

第一性原理計(jì)算表明，這一研究體系通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)抑制了有機(jī)太陽(yáng)能電池中的電荷復(fù)合過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了高效的電荷分離和分子導(dǎo)電性的自動(dòng)切換。并且，其他光開(kāi)關(guān)分子和給體—受體體系也可以用于這一復(fù)合體系中。

這一設(shè)計(jì)采用有機(jī)物小分子作為材料，解決了有機(jī)太陽(yáng)能電池中容易發(fā)生電荷復(fù)合和導(dǎo)電性無(wú)法切換的問(wèn)題，是世界首個(gè)自適應(yīng)開(kāi)關(guān)的有機(jī)太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)。