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太阳能电池需要两个化学上不同的供体和受体材料，以产生太阳能的电流。欧洲杯足球竞彩格拉斯技术大学的研究人员现在表明，捐助者和受体电子特性可以通过定期安排其极性群体在单一材料中进行本地操纵。
该发现具有新颖的有机太阳能电池设计的巨大潜力，但也提供了实现新量子结构的可能性。
太阳能电池的工作原理是基于电子孔对的产生，然后在太阳能电池中分离以产生电能。分离是通过半导体太阳能电池材料中所谓的供体和受体构建块实现的，其供体部分显示出备用电子和缺乏电子的受体部分。
供体材料赠送电子的可能性有多大，而受体材料采用电子的可能性是由各个材料的电离能和电子亲和力确定的。欧洲杯足球竞彩传统上，调整这些特性是调整太阳能电池中电子孔分离的唯一方法。
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通过规则图案排列极地组，在材料中调整电子水平
现在，奥地利格拉兹技术大学固态物理研究所的研究人员通过使用集体静电效应在材料中的不同位置移动电子水平，发现了一种在单个半导体材料中控制电荷载体的方法。这样，他们可以模仿太阳能电池中使用的供体感受器情况。
他们的方法具有一个优势，即可以在广泛的范围内连续调整电子水平，并且只有一种材料需要使用。该研究最近发表在《高影响力杂志》上高级材料欧洲杯足球竞彩。
计算模拟通常用于理解现有材料中的电子效应，并提出改进它们的方法。欧洲杯足球竞彩首席研究员Egbert Zojer，博士生Veronika Obersteiner及其同事通过提出一种完全新的方法来控制材料的电子特性，从而将计算模拟进一步发展。欧洲杯足球竞彩
这是通过以常规方式组装在材料中的极性组来实现的，这导致了电场的重叠，从而导致集体静电效应。
集体静电效应导致材料中的某些位置表现出较高和其他部分较低的静电能。区域的能量水平高或低，取决于极地的偶极矩以及它们彼此之间的位置。
“静电设计概念的基本方法是通过偶极组的周期排列来修改半导体的电子状态。这样，我们能够以受控的方式在本地操纵能量水平。这样一来，我们不会尝试找到绕过此类效果的方法，而这些效果在接口处是不可避免的。相反，我们故意将它们用于我们自己的目的。” Zojer说。
在各种的1D，2D和3D材料中，可以进行调谐电荷传输欧洲杯足球竞彩
Zojer周围的团队已经研究了此主题一段时间了。首先，他们证明了分子单层中的静电设计，例如金电极。科学家预测了材料的能量转移，并且通过单层的电荷运输确实可以进行实验调整。在第二步中，他们将该概念应用于二维材料石墨烯。
当前的研究证明，静电操作也可在三维材料中起作用。Zojer说：“这项工作是我们对材料静电设计的深入研究的高潮。”欧洲杯足球竞彩
对于三维共价有机网络而言，研究人员可以通过集体静电效应来调整能量水平。这创建了电子和孔的空间限制途径。Zojer说：“这样，可以将荷载体分开，并且可以根据需要设计材料的电子性能。”
研究人员强调，静电方法不限于某种类别的材料，而是可以在任何类型的结构（有机或无机）中实现，在这种结构中可以实现定期排列的偶极子。欧洲杯足球竞彩
对于有机太阳能电池，这意味着它们可以在没有化学上不同的供体和受体成分的情况下进行制造。取而代之的是，可以以提供所需的电子孔分离的方式排列有机材料中的极基团。同样，可以连续调整能级。
三维材料中的静电设计也可用于实现复杂的量子结构，例如量子级联和量子检查板。欧洲杯足球竞彩佐杰说：“只有材料设计师的想象力才能为我们的概念设定限制。欧洲杯足球竞彩”
资料来源：
- V. Obersteiner等。（2017）3D共价有机网络的静电设计，高级材料，1700888，doi：10.1002/adma.201700888。欧洲杯足球竞彩
- 图片来源：Shutterstock.com/sakkmesterke
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