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北卡罗来纳州立大学和科技大学的研究人员发现，一系列新型半导体聚合物的温度控制聚集是制造高效有机太阳能电池的关键，这种太阳能电池可以更便宜地大规模生产。他们的研究结果也打开了实验不同化学混合物的大门，这些化学混合物构成了细胞的活性层。

聚合物太阳能电池是聚合物供体和富勒烯受体的精细控制的混合物。通过向聚合物和富勒烯中添加溶剂直至混合物变成液体，然后将液体薄薄地铺展到表面上来产生电池。随着溶剂蒸发，薄层凝固，供体材料硬化成微小的，高度有序的“团块”，由其他无序的供体分子连接，并且受体在它们周围编织。目前，最有效的有机太阳能电池是使用仅两种不同的富勒烯之一制造的。

北卡罗来纳州物理学家Harald Ade和博士后研究员Wei Ma先前研究过太阳能电池的形态，发现供体层内团块的大小和层内相邻分子之间的聚集或相互作用是主要驱动因素。太阳能电池效率

在今天发表在Nature Communications上的一篇论文中，Ade和Ma以及由何炎领导的科技大学的化学家团队表明，这些设备中的尺寸规模和聚集强烈依赖于温度。他们还表明，通过替代众多富勒烯，可实现高达10.8%的记录效率 - 与目前公布的9.8%相比。另外，这种性能可以在厚膜器件中实现。

“一旦我们看到温度如何影响这些太阳能电池的聚集和形态，就可以使化学家更自由地在活性层中使用不同的化学成分，”Ade说。“Yan的团队在10种不同的混合物和较厚的薄膜中表现出10%的效率。因此，这些太阳能电池可以与现有的大规模生产方法兼容，例如与报纸印刷相似的缝模铸造和卷对卷加工，而不是更多目前使用的昂贵的生产方法是厚度控制所需的。

“我们希望这些研究结果能让其他人尝试不同的聚合物：富勒烯混合物，进一步提高太阳能电池的效率，降低生产成本，并形成商业上可行的替代能源。”