▲聚合物纳米结构的发光情况和单一纳米结构的原理图。
《科学》发文称，布里斯托尔大学和剑桥大学的研究人员找到了一种制造聚合物半导体的方法。这种材料可以吸收光，并能将能量传输得更远。这将为制造更为灵活、高效的太阳能电池和光电探测器铺平道路。论文作者认为，他们的发现将成为该领域的“改变者”。
轻质半导体塑料已经广泛应用于大众电子产品（如手机、平板电脑、平板电视等）。然而，利用半导体塑料将太阳能转化为电能，或者制造太阳能电池，情况会复杂得多。光激发态（光子被材料吸收时）需发生改变，从而使其可以在失去能量前被“收获”。光激发通常只能在聚合物半导体材料中传输大约10纳米，因此需要根据这一尺度构造结构，以使“收获”达到最大化。
布里斯托尔大学的Xu-Hui Jin博士及其同事们开发了一种新方法，可以利用聚合物制造高度有序的晶体半导体结构。剑桥大学的Michael Price博士测量发现，光激发态在聚合物晶体半导体中的传输距离达到了200纳米，几乎是之前的20倍。传输距离提高到200纳米十分重要，它超过了材料完全吸收光所需的厚度。因此，这种材料非常适合用于太阳能电池和光电探测器。
布里斯托尔大学化学学院的George Whittell博士解释说：“效率的提升源于两个方面：首先，高能粒子因传输距离更远而更容易被‘收获’；其次，我们可以将吸收层厚度调整为100纳米，使其达到光学吸收深度。”剑桥大学合作研究员、Richard Friend教授补充说：“能量在聚合物半导体材料中的传输距离如此远，不仅是一个巨大的惊喜，还表现出意料之外的量子相干传输过程。”研究人员计划制造更厚、光学吸收深度值更大的结构，从而制造基于此技术的太阳能电池原型。此外，他们还计划制备可用于光化学反应（如分解水）的材料。
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编译：雷鑫宇 审稿：三水 编辑：张梦
来源：https://phys.org/news/2018-05-polymer-crystals-key-record-breaking-energy.html
