有機光伏電池一直被譽為剛性硅制太陽能電池板的輕便低成本替代品。近年，有機光伏電池的轉(zhuǎn)換效率得到大幅提升，不過，有機光伏電池究竟如何將太陽光轉(zhuǎn)換為電力——這仍是一個處于激辯中的問題。

如今，美國斯坦福大學(xué)（StanfordUniversity）研究小組參與到這個話題中。該研究團隊于2013年11月17日在《自然材料雜志（journalNatureMaterials）》上披露，原先認可的工作原理并不正確，應(yīng)該將思維精力集中在材料設(shè)計上，以此提高有機電池的性能。

斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授（論文作者之一）MichaelMcGehee表示：我們都知道，有機光伏電池性能出眾。現(xiàn)在的問題是，它們?yōu)楹稳绱顺鲱惏屋停?mdash;—答案仍然具有爭議性。

傳統(tǒng)有機太陽能電池由塑料聚合物及其它柔性材料制作的兩個半導(dǎo)體層組成。通過吸收光子（光的粒子），電池生產(chǎn)出電力。

當(dāng)電池將光線吸入，光子在聚合物原子活動，令其溢出電子，遺留下一個空洞——科學(xué)家們稱之為空穴?？昭ㄅc電子迅速形成激子（激發(fā)性電子）的結(jié)合體。隨后，激子分裂，獨立移向另一個光子創(chuàng)造出來的空穴中。激子這類從一個空穴移向另一個空穴的持續(xù)行動產(chǎn)生電流。

在這份論文中，斯坦福團隊解決了爭論已久的一個問題——究竟何種原因?qū)е录ぷ臃至选?/p>

斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程系副教授AlbertoSalleo聲稱：要產(chǎn)生電流，就必須將激子與空穴分開——這就需要兩個類型各異的半導(dǎo)體材料。倘若相比于材料A，材料B對激子的吸引力更大，那么激子就會游向材料B。理論上，即使掉入某個材料，激子仍與空穴綁定。

然而，這個曠日持久的爭論焦點就在于這種綁定的狀態(tài)如何進行分裂？

熱情似火

一種被科學(xué)家們廣為接受的解釋為熱激子效應(yīng)理論。該理論認為，從材料A掉入材料B之時，電子攜帶了額外的能量——該額外能量賦予受激電子足夠的速度逃離空穴。

不過，斯坦福團隊的實驗結(jié)果并不認可這一假設(shè)。

斯坦福大學(xué)的KoenVandewal表示，斯坦福科學(xué)家們很可能已經(jīng)解決了有機光伏電池如何將太陽光線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏@一曠日持久的爭論。問題的核心：究竟是何種原因?qū)е码娮?空穴對（激子）分離？可能的答案：無序聚合物與有序布基球間界面的自然梯度促使激子分裂，令電子（紫色）逃離，從而產(chǎn)生電流。