无序塑料聚合物可优化塑料太阳能电池性能

科学家们历经数年试图让柔性塑料太阳能电池变得与传统硅制太阳能电池一样高效。为了优化塑料太阳能电池的性能，几个研究小组试着研制出新的塑料材料以提高太阳能电池的电流量。他们希望通过对塑料聚合物的重新设计让它变成像硅一样的晶体，然而电流量并没有因此得到提高。

研究论文合著者阿尔贝托·塞利奥（Alberto Salleo）表示：“人们过去认为，将塑料聚合物变得像硅一样就会有更好的性能，但是我们发现它们并不天生就是结构有序的晶体。”

因此，他们摒弃了让塑料聚合物效仿硅的理念，选择遵循塑料的天性。

在研究中，斯坦福大学研究人员将研究重心放在共轭聚合物（或高分子半导体）上，这个类别的材料由有塑料特性的碳原子链构成，能够吸收阳光并导电。

高分子半导体自研发至今已有40年，被认为是理想的超薄太阳能电池、发光二级管以及晶体管材料。与用于屋顶太阳能板的硅晶体不同，高分子半导体质量较轻能够在室温下用喷墨打印机或其它廉价工具进行处理加工。既然如此，为什么塑料太阳能电池未能得到广泛应用呢？

萨里奥解释说“原因之一，就是这种材料因为其较差的性能而未能市场化，在太阳能电池中，电子需要在材料中快速移动，但是高分子半导体的电子迁移率稍低的可怜。”

萨里奥带领研究小组对近20年的实验数据进行了分析，“多年来，很多人致力于生产坚硬质地、结构有序的聚合物，但是分子迁移率一直居低。有几个实验室制成的无序结构的聚合物却有很高的分子迁移率。”

萨里奥最终得出结论，“想要聚合物拥有更高的性能，就必须设计出尺寸小且结构无序的晶体，把他们紧紧裹住，并与高分子链相连。这样，电子在其中的移动就像行驶在高速公路上一样。”