英国剑桥大学研究团队近期在有机自由基半导体光伏材料研究方面取得进展。研究人员发现一种名为聚(3-三苯甲基噻吩)的发光有机半导体分子具有特殊光伏性能，这项光伏材料研究为太阳能电池技术开发提供了新思路。

与传统电子成对的有机半导体不同，有机自由基半导体每个分子至少含有一个未成对电子，呈现"开壳层"特性。论文第一作者李碧文表示："在大多数有机材料中，电子成对出现，不会与相邻电子相互作用。但在我们的体系中，当分子紧密堆积时，相邻位点上未成对电子之间的相互作用促使它们交替上下排列——这是莫特-哈伯德行为的标志。"

研究团队利用P3TTM薄膜制备实验性太阳能电池，该器件包含氧化铟锡基板上的PEDOT:PSS层、富勒烯层、PCBM间隔层和铝电极。测试数据显示，在标准光照条件下，该光伏材料实现了接近完全电荷收集效率。研究人员指出："这意味着几乎每一个光子都被转化为了可用的电荷。在传统的分子半导体太阳能电池中，光子到电荷的转换通常只发生在两种材料之间的界面处，这限制了整体效率。"

这种新型有机自由基半导体光伏材料的工作原理基于光激发电子在相同分子间的转移过程。研究团队补充说明："相比之下，在这些新材料中，光子吸收后，能量会驱动一个电子从一个分子转移到相邻的相同分子，从而产生电荷。"该突破性光伏材料研究为实现采用单一低成本轻质材料制造太阳能电池提供了可能性，相关成果已发表于《自然材料》期刊。