的物理学家们利用复杂的，开发出了一种比现有效率更高的新设计。这种设计中使用了一层名为“四”的有机材料。该研究结果已发表在《》上。

每年接收的辐射能量超过一万亿千瓦小时，是全球能源需求的 5000 多倍。因此，光伏发电，即利用阳光发电，为清洁和可再生能源的供应提供了巨大的潜力。目前市场上主要使用，但其效率有限。其中一个原因是短波长辐射的部分能量不能转化为电能，而是转化为不需要的。

Schmidt 教授解释说：“为了提高效率，可以在硅太阳能电池上添加一层有机材料，例如由半导体四苯并芘制成的层。短波长光在这一层中被吸收并转化为高能量的电子激发，即所谓的‘激子’。这些激子在四苯并芘中衰减为两个低能量的激发。如果这些激发能成功转移到硅太阳能电池中，它们就可以高效地转化为电能，提高可用能量的总产量。”

Schmidt 的团队正在大学的高性能计算中心使用复杂的计算机模拟来研究四苯并芘到硅的激发转移。他们在与 Marvin Krenz 博士和 Uwe Gerstmann 教授的联合研究中取得了决定性的突破：在四苯并芘薄膜和太阳能电池之间的界面处，以不饱和形式存在的特殊缺陷极大地加速了激子转移。

Schmidt 指出：“这种缺陷是在氢解吸过程中产生的，会导致能量波动的电子界面状态。这些波动将电子激发从四苯并芘像电梯一样输送到硅中。”

太阳能电池中的这种“缺陷”通常与能量损失有关。这使得这三位物理学家的研究结果更加令人惊讶。

Schmidt 表示：“在硅-四苯并芘界面的情况下，这些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。它们也为设计一种效率显著提高的新型太阳能电池提供了明确的指导。”

参考文献: Marvin Krenz et al, Defect-Assisted Exciton Transfer across the Tetracene-Si(111):HInterface,PhysicalReview Letters(2024).