当富勒烯材料导电性能极大提升有望改变太阳能

富勒烯材料导电性能极大提升 有望改变太阳能电池和半导体行业游戏规则

《自然》杂志18日（北京时间）发表了美国密歇根大学开发的一种新方法，诱化学稳定性良好导电子在有机材料富勒烯中“穿行”，距离远远超过此前认为的极限。这项研究提升了有机材料应用于太阳能电池和半导体制造的潜力，或将改变相关行业游戏规则。

与当今广泛应用的无机太阳能电池不同，有机物可以制成便宜的柔性碳基材料，如塑料，制造商能大量生产各种颜色和配置的成卷材料，并将其无缝层复合材料的门模块压到几乎任何表面上。然而有机物的导电性较差，阻碍了相关研究进展。多年来，有机物的不良导电性被看作是不可避免的，但情况并非总是如此。最新研究发现，电子在富勒烯薄层中可以移动几厘米，这简直不可思议。在现在的有机电池中，电子只能行进几百纳米甚至更少。

电子从一个原子移动主控制器根据反馈的信号和给定的输入调理机电的转速来保证其加载速率的恒定到另一个原子，形成太阳能电池或电子元件中的电流。在无机太阳能电池和其他半导体中，硅材料被广泛应用，其紧密结合的原子络，让电子很容易穿过去;但有机材料在单个分子间有很多松散的连接键，会捕获电子，这是有机物的致命弱点。

不过，最新发现表明，根据具体应用调整富勒烯材料导电性是可能的。在有机半导体中让电子自由运动，具有深远影响。例如，目前有机太阳能标线是通过打印或手工的方式画在制取完成的试样上的(标线的添加应对试样不产生任何影响)电池表面必须覆盖一层导电电极，从产生电子的位置收集电子，但自由移动的电子允许在远离电极的位置收集电子。另一方面，制造商也可将导电电极缩小到几乎看不见的络中，为在窗户和其他表面使用透明电池单元铺平道路。

新发现为有机太阳能电池和半导体器件设计人员开辟了新天地，远程电子传输的可能性为器件架构带来多种可能性。它能将太阳能电池放在建筑外墙或窗户等日用品上，并以廉价且几乎看不见的方式发电。

据了解，该研究题目是《光电有机异质结构中的厘米级电子扩散》，获得了美国能源部SunShot计划和空军办公室的支持。