美國科學(xué)家近日指出，分子尺度的混亂實際上能提高聚合物的性能，最新研究有助于推動低成本的商用塑料太陽能電池的研發(fā)工作。

研究的合作者、斯坦福大學(xué)材料學(xué)和工程學(xué)副教授阿爾伯托·塞羅表示：“人們以前認(rèn)為，使聚合物更像晶體硅，其性能會更好，但結(jié)果卻是，聚合物并不會自然形成有序的晶體，它們會形成小而無序的晶體，這更好?？茖W(xué)家們應(yīng)學(xué)會處理塑料固有的混亂天性。”該研究團(tuán)隊對一類有機材料-半導(dǎo)體聚合物進(jìn)行了研究，這類材料的碳原子鏈擁有塑料的屬性，但能吸收太陽光并導(dǎo)電。

自從40年前半導(dǎo)體聚合物首次“問世”以來，它就一直被認(rèn)為是制造超薄太陽能電池、發(fā)光二極管以及晶體管的理想材料。塞羅表示：“在太陽能電池內(nèi)，電子需要能很快通過材料，但半導(dǎo)體聚合物內(nèi)電子的流動性很差，所以，它一直未被商業(yè)化?！睘榱私鉀Q這個問題，有科學(xué)家設(shè)計出了更加堅硬的聚合物來制造更有序的晶體，但仍然于事無補；而另外一些科學(xué)家則制造出了一些看起來無序的聚合物，其反倒擁有很高的電荷流動性。

塞羅團(tuán)隊將那些無序的材料送到了SLAC國家加速器實驗室進(jìn)行X射線分析。結(jié)果表明，其中一種類似于指紋的分子結(jié)構(gòu)變得無序。有些聚合物看起來像雜亂無章的意大利面條段，而另外一些則形成了僅僅幾個分子長的小晶體。

通過分析流經(jīng)這些樣本的電荷釋放出的光，科學(xué)家們確定，大量的小晶體散落在材料各處且通過長的聚合物鏈互聯(lián)。塞羅解釋道：“晶體的‘小體型是提高其性能的關(guān)鍵。體型小使帶電的電子能通過晶體并快速移動到下一個晶體。隨后，長的聚合物鏈攜帶電子快速通過材料，所以，其比更大的未被連接的晶體擁有更高的電子流動性。另外，大的聚合物一般不溶于水，因此，無法使用噴墨打印技術(shù)等廉價技術(shù)進(jìn)行處理?！?/p>