科技日报讯（记者刘霞）英国剑桥年夜学卡文迪什试验室的科学家，初次于有机质料中不雅测到一种曾经被认为仅存于在无机金属氧化物中的量子效应。这些非凡的有机份子能借助该量子机制，以极高效率将光能转化为电能。这一冲破有望催生更简朴、更轻巧、更廉价的太阳能电池。相干研究结果发表在新一期《天然 质料》杂志。
新研究发明有机份子可以模仿无机质料的量子力学举动，以特殊效率将光能转化为电能。这一发明为制造超轻太阳能电池板斥地了新路子。图片来历：美国逐日科学网站 ?
这次研究聚焦在一种名为P3TTM的自旋自由基有机半导体。于这类质料中，每一个份子的焦点都有一个不可对于的“只身”电子，使其具有怪异的磁性与电子举动。此前，研究团队曾经设计出这一份子家族，用在制造高亮发光的有机威尼斯集团-LED。
然而，最新研究展现了一个意想不到的征象：当这些份子慎密聚集时，此间的“只身”电子会揭示出所谓的“莫特-哈伯德绝缘体”举动。也就是说，相邻位置上的“只身”电子之间彼此作用，促使它们瓜代上下摆列。恒久以来，科学界遍及认为这类怪异的量子征象仅存于在某些特定的无机金属氧化物内。
这些“只身”电子于接收光能以后刹时得到能量，摆脱束厄局促，“跃迁”至临近份子的空间。这一跃迁激发连锁反映：它原先地点位置因掉去一个带负电的电子，形成一个带正电的“空穴”；而它跃入的份子因多出一个电子而总体带负电。一次光照，就于质料内部洁净爽利地分散出正负电荷。这些自由挪动的电荷可经由过程外部电极网络，形成连续电流。
为验证这一点，研究团队使用P3TTM薄膜构建了一个太阳能电池。试验显示，于光照下，该器件实现了近乎完善的电荷网络效率，险些每个入射光子都被转化为可用电流。传统有机太阳能电池需要两种质料别离提供及吸收电子，限定了效率。比拟之下，新质料仅笔据一物资便可完成整个转化历程。此外，新份子布局还有可调治份子间接触与电荷分散所需的能量均衡，有望用低成本、轻质的质料制造太阳能电池。
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