飛秒激光有助于研制高效太陽能電池板

加拿大、倫敦和塞浦路斯的科學家使用激光器，將一些光線引入來幫助制造更高效的太陽能電池板。

本周早些時候，來自蒙特利爾科學與技術(shù)設(shè)施委員會、英國倫敦帝國學院和塞浦路斯大學大學的科學家發(fā)表的一份新報告中解釋他們的發(fā)現(xiàn)：“我們的發(fā)現(xiàn)對機制理解所有的太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)方面的分子細節(jié)的發(fā)電機制非常重要。”第一作者，蒙特利爾大學Francoise Provencher稱：“我們幾十年來致力理解有機光伏分子的工作原理圖這一‘圣杯’，終于取得重大進展。”　　“我們用飛秒激發(fā)拉曼光譜”來自科學和技術(shù)中央激光設(shè)施理事會的Tony Park說，“飛秒激發(fā)拉曼光譜技術(shù)是一種先進的超快激光技術(shù)，它提供了在極快的化學反應里，化學鍵是如何變化的細節(jié)。分子與激光脈沖相互作用時，激光提供了分子的振動信息。”

由此獲得的信息顯示了太陽能電池中的分子演化過程。他們發(fā)現(xiàn)了兩項重點：快速分子重排和極少量分子松弛和重組。重排或響應速度非常快---僅300飛秒(femtosecond)。研究人員表示，一飛秒相對于一秒的概念，就象是一秒相對于370萬年。

“在這些設(shè)備中，光吸收加速了電子和帶正電荷物質(zhì)的形成。最終要提供電力，這兩個相互吸引的粒子就必須分開，電子必須離開。如果電子不能足夠快地移開，則正電荷和負電荷就會簡單地再結(jié)合，結(jié)果是什么變化也沒有。太陽能設(shè)備的整體效率就在于正負電荷重新組合和分離的比例。”斯塞浦路斯大學的Sophia Hayes解釋說。

“我們的研究結(jié)果為未來理解生產(chǎn)高效太陽能電池的系統(tǒng)的差別，或者理解那些系統(tǒng)應該有高發(fā)電效率卻并沒有表現(xiàn)出來的原因，提供了可能的路徑。更多更深入的了解什么可行，什么不可行，對將來設(shè)計更好的太陽能電池將明顯有益，“蒙特利爾大學卡洛斯·席爾瓦，也是這項研究的資深作者進一步表示。

慕尼黑Ludwig Maximilian大學Bert Nicket領(lǐng)導的科學家團隊首次成功地用激光激發(fā)材料對有機薄膜太陽能電池的活性層進行了功能表征，

“我們已開發(fā)出一種方法用激光對材料進行光柵掃描，聚焦的光束通過旋轉(zhuǎn)衰減器調(diào)制成不同的方式。這樣我們就能夠直接映射分布在有機薄膜上的缺陷空間分布，這是以前從未實現(xiàn)過的，“Christian Westermeier解釋說。

太陽能電池通過光子激發(fā)分子產(chǎn)生自由電子和正電空穴，來將光能轉(zhuǎn)換成電能。電荷載流子被電極捕獲的時間和電池的活性層詳細結(jié)構(gòu)有關(guān)。原子規(guī)則排列中的缺陷會捕獲載流子，也減少可用電流。新的映射方法使研究人員能夠檢測到與激光激發(fā)缺陷局部相關(guān)的電流變化。

該研究顯示，在并五苯有機半導體中，這些缺陷往往集中在一定位置上。選擇并五苯來實驗，因為它是目前可用于有機半導體生產(chǎn)的導電最好的材料，理解這些表層熱電的特別之處非常有意義。