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一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，量子力學(xué)可以用來制造更穩(wěn)定、更容易制造的有機(jī)太陽能電池。

有機(jī)太陽能電池與傳統(tǒng)的硅基太陽能電池相比有許多優(yōu)點(diǎn)。它們可以用印刷機(jī)大批量生產(chǎn)，而且重量輕，具有延展性和柔韌性。問題是現(xiàn)在的有機(jī)太陽能電池不如硅基太陽能電池穩(wěn)定和有效。

有機(jī)太陽能電池包含2種材料，從太陽吸收的能量需要擴(kuò)散——傳播——到材料之間的界面。但是擴(kuò)散是一個(gè)無效的過程，因?yàn)槟芰總鞑ゾ徛⑶以诘竭_(dá)這個(gè)界面之前有作為熱量流失的風(fēng)險(xiǎn)。解決方案是將這兩種材料混合在太陽能電池中，以縮短距離，從而使能量更快地到達(dá)界面。

不幸的是，這也導(dǎo)致了太陽能電池不處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，使得設(shè)計(jì)在一段時(shí)間內(nèi)更不耐用。

研究人員提出了一種新方法，可以使能量在更長的距離內(nèi)轉(zhuǎn)移，這意味著可以避免太陽能電池中復(fù)雜的材料混合。這種方法背后的關(guān)鍵是量子效應(yīng)——光和材料結(jié)合成混合的光物質(zhì)狀態(tài)。

當(dāng)光和物質(zhì)強(qiáng)烈耦合時(shí)，能量會(huì)分散到整個(gè)系統(tǒng)。研究表明，當(dāng)材料是強(qiáng)耦合時(shí)，能量向界面?zhèn)鞑ジ?。這意味著太陽能電池中的材料不需要物理混合，因?yàn)樗鼈兪窃诹孔铀缴匣旌系?。系統(tǒng)也處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)。

研究人員表示：“大自然利用分子間的強(qiáng)耦合在光合作用中有效地轉(zhuǎn)移太陽能。原則上，我們已經(jīng)證明了同樣的基本概念可以應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池。” 

原標(biāo)題：量子力學(xué)為更穩(wěn)定的有機(jī)太陽能電池鋪平了道路