帕德博恩大学的物理学家利用复杂的计算机模拟开发了一种新设计，其太阳能电池的效率明显高于以前的太阳能电池。一层薄薄的有机材料(称为并四苯)负责提高效率。研究结果现已发表在《物理评论快报》上。

“地球上每年的太阳辐射能量超过一万亿千瓦时，比全球能源需求高出5000多倍。因此，光伏发电，即利用阳光发电，为人类社会提供了巨大且尚未开发的潜力。帕德博恩大学物理学家兼自然科学学院院长WolfGeroSchmidt教授解释说：“清洁和可再生能源的供应。用于此目的的硅太阳能电池目前在市场上占据主导地位，但存在效率限制。”原因之一是短波辐射的部分能量没有转化为电能，而是转化为不需要的热量。

施密特解释说：“为了提高效率，硅太阳能电池可以配备有机层，例如由半导体并四苯制成的有机层。短波光在该层中被吸收并转化为高能电子激发，因此-称为激子。这些激子在并四苯中衰变成两个低能激发。如果这些激发能够成功转移到硅太阳能电池，它们就可以有效地转化为电能，并增加可用能源的总体产量。”

快速能量转移的决定性突破

施密特的团队正在帕德博恩大学的高性能计算中心并行计算中心(PC2)进行复杂的计算机模拟，研究并四苯向硅的激发转移。现在已经取得了决定性的突破：在与来自帕德博恩大学的MarvinKrenz博士和UweGerstmann教授的联合研究中，科学家们发现并四苯之间的界面处存在不饱和化学键形式的特殊缺陷薄膜和太阳能电池极大地加速了激子转移。

施密特指出，“此类缺陷发生在氢解吸过程中，并导致能量波动的电子界面态。这些波动将电子激发从并四苯传输到硅中，就像升力一样。”

太阳能电池中的此类“缺陷”实际上与能量损失有关。这使得三位物理学家的研究结果更加令人惊讶。

“就硅并四苯界面而言，缺陷对于快速能量转移至关重要。我们的计算机模拟结果确实令人惊讶。它们还为设计效率显着提高的新型太阳能电池提供了精确的指示，”施密特说道。

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