當(dāng)今大多數(shù)住宅屋頂?shù)奶柲茈姵匕宀牧希浯鎯?chǔ)太陽能的時(shí)間僅有幾微秒。

新的設(shè)計(jì)是受到植物光合作用的啟發(fā)。“在光合作用時(shí)，暴露在陽光下的植物在其細(xì)胞內(nèi)使用精密的組織結(jié)構(gòu)，將電子拉開以快速分離電荷，留下帶正電荷的分子，并保持正電荷和負(fù)電荷分離。”高級(jí)研究員SarahTolbert說道。

同時(shí)，Tolbert強(qiáng)調(diào)說：“使光伏作用過程高效的關(guān)鍵之處也是電荷的分離。”一方面，傳統(tǒng)的屋頂太陽能電池一般采用昂貴的硅材料，用來從陽光中獲取能量。另一方面，較便宜的有機(jī)太陽能，電池效率相對較低，因?yàn)樗鼈儾东@的太陽能在變成電能前，分離的正、負(fù)電荷可能會(huì)發(fā)生復(fù)合。

現(xiàn)代有機(jī)太陽能電池沒有像植物這樣有明確定義的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能使電荷分離，讓他們分開幾天，甚至幾個(gè)星期。但一旦做出正確的電池結(jié)構(gòu)，就可以極大地提高能源的儲(chǔ)存。

美國加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)研究的工作系統(tǒng)由兩部分組成：聚合物供體和納米級(jí)富勒烯受體。

聚合物供體吸收太陽光，并傳遞電子到富勒烯受體上，從而形成電能。塑料材料，被稱為有機(jī)太陽能電池，其混亂的組織像一盤煮熟的意大利面(其中，聚合物是長而細(xì)的“面條”，富勒烯是隨機(jī)分配的“肉丸子”)。但在這種排列下，有時(shí)電子跳回到聚合物里或者丟失，使得電流難以流出電池。

科研人員把組分排列的非常整齊，就像一小捆肉丸放置在未煮過的面條上。有些富勒烯“肉丸”被放在面條里面，其他則留在表面。結(jié)構(gòu)里的富勒烯把聚合物上的電子取走并將它們傳遞到外部富勒烯上，這樣可有效地使電子遠(yuǎn)離聚合物數(shù)周。

“當(dāng)載流子不會(huì)產(chǎn)生復(fù)合，表明該系統(tǒng)的工作狀況很好。”另一位資深的研究者BenjaminSchwartz說道。

在制備新的體系過程中，材料自組裝是一種很好的方法。

研究人員說，新的設(shè)計(jì)也比現(xiàn)有技術(shù)更加環(huán)保，因?yàn)檫@些材料的組裝發(fā)生在水中，取代了現(xiàn)在廣泛使用、毒性較強(qiáng)的有機(jī)溶液。這項(xiàng)研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在journalScience上。