有机太阳能电池 (OSC) 是传统无机太阳能电池的有前途的替代品，具有许多特性，使其成为绿色未来的关键参与者。这些功能之一是可调化学，它使科学家能够精确调整或修改化学系统的特性以实现所需的结果。现在，日本的研究人员对它们进行了调整，以提高功率转换效率。

在一项研究中发表最近在应用化学国际版，大阪大学的研究人员报告了一种新型有机半导体，其功率转换效率高于公认的标准。

OSC 重量轻且灵活，可以以相对较低的成本大规模生产。因此，它们对于农业光伏等应用非常有前景，其中大面积的土地用于同时种植农作物并将太阳能转化为电能。

一般来说，OSC 包含两种有机半导体，一种用于传输载流子称为电子（受体），传输其他载流子称为空穴（供体）。当激子（电子和空穴的组合）分裂成这些载流子，产生电子-空穴对时，电流在半导体中流动。激子紧密地结合在一起，但是具有足够能量的阳光可以使它们解离并产生电流。

“减少分解所需的能量激子– 激子结合能– 更容易将光转换成所需的电流，”该研究的主要作者 Seihou Jinnai 解释道。“因此，我们重点关注影响结合能的因素，其中之一是电子和电子之间的距离洞。如果增加，那么结合能就会降低。”

研究人员设计了一种具有侧单元的分子，其具有将分子中容纳电子和空穴的部分分开的作用。合成的分子与供体材料一起用作本体异质结 OSC 中的受体，系统显示出增加的功率转换效率与公认的标准相比。该分子还作为 OSC 的单一成分进行了测试，并显示出更好的光到电流转换能力。

“我们设计的分子表明，受体分子中侧单元的性质是激子行为及其效率的关键，”资深作者 Yutaka Ie 说。“这一结果重要地证明了通过调整有机太阳能电池应用的化学成分可以实现什么目标。”

这些发现表明了有机半导体合理设计的潜力，并有望带来包括高性能OSC和波长选择性透明OSC在内的新器件。性能的全面改进也有望增强 OSC 在大规模光伏应用中的潜力，自然会带来绿色能源替代品。