北卡羅來納州立大學的新研究讓我們更深入地了解有機太陽能電池中光能轉化為電能的具體過程。研究人員開發了一種新方法，可以可視化陽光能量轉化為電荷的界面，并利用這些發現制定了一套可以提高有機太陽能電池效率的設計規則。

該項研究發表在《物質》雜志上。

有機太陽能電池由碳基聚合物材料制成，這種材料成本低廉，可由地球上儲量豐富的材料制成，并且具有一些吸引人的特性，例如可以制成半透明或透明的窗戶應用。此外，作為薄膜太陽能電池，它們可以用于輕便靈活的太陽能應用，適合卷對卷制造，這也使它們易于運輸和安裝。

然而，有機太陽能電池在將光轉化為電能方面的效率不如硅或鈣鈦礦太陽能技術。

“有機太陽能電池由兩種材料混合而成，”該論文的共同通訊作者、北卡羅來納州立大學材料科學與工程系教授、大學學者阿拉姆·阿馬西安 (Aram Amassian) 說道。

“這兩種材料都從陽光中獲取電子。然而，其中一種材料是聚合物，可以獲取電子，但必須與第二種材料相互作用才能將這些電子傳遞下去。這種聚合物被稱為供體材料;另一種物質，通常是小分子，被稱為受體材料。

為了應對這一挑戰，研究人員開發了一種掃描探針顯微鏡方法，使他們不僅可以繪制供體和受體混合物的地形特征，還可以繪制供體和受體材料在界面處的能量特征 - 例如界面處的能量梯度以及供體和受體材料在界面處的無序程度。

研究人員成功證明，通過改變制造過程中供體和受體的混合方式，可以“修復”能量差異并調整界面處的無序性，從而盡可能減少電壓損失。