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《Nature》富勒烯材料導電性能極大提升

文章出處:admin 人氣:發表時間:2018-03-02 11:45

《自然》雜志18日(北京時間)發表了美國密歇根大學開發的一種新方法,誘導電子在有機材料富勒烯中“穿行”,距離遠遠超過此前認為的極限。這項研究提升了有機材料應用于太陽能電池和半導體制造的潛力,或將改變相關行業游戲規則。


與當今廣泛應用的無機太陽能電池不同,有機物可以制成便宜的柔性碳基材料,如塑料,制造商能大量生產各種顏色和配置的成卷材料,并將其無縫層壓到幾乎任何表面上。然而有機物的導電性較差,阻礙了相關研究進展。多年來,有機物的不良導電性被看作是不可避免的,但情況并非總是如此。最新研究發現,電子在富勒烯薄層中可以移動幾厘米,這簡直不可思議。在現在的有機電池中,電子只能行進幾百納米甚至更少。

電子從一個原子移動到另一個原子,形成太陽能電池或電子元件中的電流。在無機太陽能電池和其他半導體中,硅材料被廣泛應用,其緊密結合的原子網絡,讓電子很容易穿過去;但有機材料在單個分子間有很多松散的連接鍵,會捕獲電子,這是有機物的致命弱點。


不過,最新發現表明,根據具體應用調整富勒烯材料導電性是可能的。在有機半導體中讓電子自由運動,具有深遠影響。例如,目前有機太陽能電池表面必須覆蓋一層導電電極,從產生電子的位置收集電子,但自由移動的電子允許在遠離電極的位置收集電子。另一方面,制造商也可將導電電極縮小到幾乎看不見的網絡中,為在窗戶和其他表面使用透明電池單元鋪平道路。


新發現為有機太陽能電池和半導體器件設計人員開辟了新天地,遠程電子傳輸的可能性為器件架構帶來多種可能性。它能將太陽能電池放在建筑外墻或窗戶等日用品上,并以廉價且幾乎看不見的方式發電。


據了解,該研究題目是《光電有機異質結構中的厘米級電子擴散》,獲得了美國能源部SunShot計劃和空軍辦公室的支持。

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此文關鍵字:富勒烯材料

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