新的研究发现与一个关于有机太阳能电池的基本假设相互矛盾。商用有机太阳能电池由于效率不高而屡受挫折，但是新的研究发现提出了一种可能的方法来创造一种新型太阳能技术，这种技术制备的有机太阳能电池可以与标准硅电池匹敌。“这些太阳能电池的成本非常具有竞争优势。”Muhammad AshrafulAlam说。

塑料太阳能电池的制备可使用类似于印刷报纸的方式。由于有机太阳能电池非常柔软，它们可以应用在传统太阳能电池无法应用的方面，而且其制造成本低廉。然而，有机太阳能电池也有短板，即其效率一直是无法言说的伤痛。而该研究工作是在之前博士研究生Biswajit Ray的带领下完成的。“Biswajit有勇气和信念，愿意持续做一系列的艰难实验，并且受到了AdityaBaradwaj和Ryyan Khan的鼎力相助。”Alam说。

有机太阳能电池的第一个瓶颈就来自于有机光伏电池方面的基础研究工作。由于半导体材料的原子结构，当这种材料在黑暗条件下时，半导体中的电子会占据不同的能级，即价带；而在光照条件下时，电子会从一个能级运动到另一个能级，即导带的位置。当电子离开价带后，会产生一个空穴，从而产生一个电子—空穴对。“由于电子带负电而空穴带正电，因此它们复合的几率非常大，因此你需要保持它们相互分开，从而产生电流。”

通过加入异质结可以增强电荷分离。“你可以将这些异质结想象成切入材料的刀子，可以分离电子和空穴。这种异质结需要分布于整个材料，从而无论何地产生了电子—空穴对，你都可以将它们分离。”Alam说。这就是有机太阳能电池关于效率的瓶颈所在，20年前科研人员设立的一个瓶颈。然而，Ray认为经过精密的计算模型模拟以后，可以看到其中的一项基本假设不对。“他认为他并不需要引用激子来解释许多实验结果，原始的实验似乎被曲解了。”Alam说。

这种曲解来自于有机电池的设计。这种电池有两种金属接触，一种在装置的表面，一种在装置的底部，而每一种都有不同类型的金属构成。当入射光进入材料时，会在电池底部产生电场，这使得电子空穴对很容易复合。Ray希望将这种电池翻转，从而改变接触点，使得这种电场在电池上表面形成，获得更好的电子空穴分离。“他将结构进行倒置，并且解释了由于电子空穴对的分离问题导致了效率的低下。”Alam说。实验模拟表明翻转电池可以获得更好的电荷分离和更高的效率，接下来Ray, Baradwaj和Khan的实验证明了这一点。

该研究同时也表明，有机太阳能电池的设计可以被进一步简化。传统的太阳能电池需要两种高分子材料，而这种新型设计只需要一种。“当你只需要一种高分子材料的时候，大规模制造将会变得更加简单，因此这样的进步是非常喜人的。”该研究同时也表明采用更纯的聚合物可以获得更高效率的太阳能电池，从而有助于研究人员更好的理解有机太阳能电池的物理特性以及有机太阳能电池的操作细节。

新材料在线编译整理——翻译：杨超    校正：摩天轮