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有机光伏材料对太阳能提供了极大的承诺

时间：2021-11-14 14:25:05 来源：

自上而下观点的照片激发紊乱的分子膜。在该薄膜中，激发的电子倾向于以非均匀的图案横跨多种辛辛分子展开，这取决于潜在的病症。这里，通过每个分子核的遮蔽来表示分层激发的形状和尺寸;在这种情况下，激励被分配到材料的四个非重叠区域中。

麻省理工学院的科学家认为在有机光伏材料中建模电子激发可能会改变太阳能的未来。

半导体塑料轻巧，灵活，相对便宜，易于制造。问题是，与无机光伏材料不同，它不是非常有效或稳定。但是，在麻省理工学院的化学系助理教授Adam Willard工作有可能改变这一点。

Willard是一种理论化学家，用于研究分子系统的建模和模拟。他的研究小组的目标是探索和理解分子障碍的基础和后果 - 这在于有机光伏材料造成挑战的核心。

虽然有机光伏膜可能看起来光滑且均匀地对肉眼，但它们在分子尺度下极为无序，在那里它们看起来是未对准分子的巨大缠结。纠结使得难以理解电子，当光子激发时，可以更容易地穿过结构并到达外部电极。甚至了解单个电子的行为是一个挑战。

“激发电子的位置和形状是动态的，受到核动作的极其微妙的变化影响，”威拉德解释道。“你可以想象难以了解数百万微妙的核动作及其对数百万电子的影响。”

直到最近，研究人员甚至无法考虑这种问题。

“计算机已经变得如此迅速，有效，我们可以计算出一整类问题，我们在50年前无法触及，”威尔德说。“多年来，必须通过铅笔和纸分析到许多理论化学问题的解决方案，这意味着必须进行许多近似以使溶液进行分析易动。现在，该技术可以做员工。我们能够探索所做的近似的分子后果，并在教科书中出现，并解决这些近似的一些近似或未能预测行为。“

Willard正在Massachusetts绿色高性能中心（MGHPCC）的MIT教师使用计算机。MGHPCC提供了世界级的计算基础设施，在越来越多的传感器和现代科学和工程发现的数据富裕环境中不可或缺。

即使在今天的高性能计算机上，在单个大分子上建模激发电子的行为也接近目前可行的极限，并且数百分子的集合遥不可及。为了绕过这个限制，威拉明正在采用多级方法，模拟兴奋电子在近分子中的行为，然后应用他已经学习的内容包括许多简化分子的模型。这将问题从需要单一的大量计算到需要许多相对简单的计算的问题。后者可以跨包含许多inpidual处理器的平台分发。

“了解电子如何从深层光伏材料到可以收集的地方，并用于为风扇和灯泡供电，是一个具有挑战性的问题，但需要解决这种材料的一个越野威拉德说，它可以在全球范围内有用的地方。

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