帕德博恩大学的物理学家使用复杂的计算机模拟来开发一种新的设计，使太阳能电池的效率比以前高得多。一层薄薄的有机材料，称为四苯，负责提高效率。研究结果现已发布在《物理评论快报》上。
“地球上每年的太阳辐射能量超过一万亿千瓦时，因此超过全球能源需求的5000多倍。因此，光伏发电，即利用太阳光发电，为清洁和可再生能源的供应提供了巨大且在很大程度上尚未开发的潜力。用于此目的的硅太阳能电池目前在市场上占主导地位，但具有效率限制，“帕德博恩大学物理学家兼自然科学学院院长Wolf Gero Schmidt教授解释说。其中一个原因是，短波辐射产生的一些能量没有转化为电能，而是转化为不需要的热量。
Schmidt解释说：“为了提高效率，硅太阳能电池可以提供有机层，例如由半导体四苯制成。短波光被吸收到这一层中，并转化为高能电子激发，即所谓的激子。这些激子在四苯中衰变成两个低能激发。如果这些激励能够成功地转移到硅太阳能电池上，它们可以有效地转化为电能，并提高可用能量的整体产量。
Schmidt的团队正在帕德博恩并行计算中心使用复杂的计算机模拟来研究四苯向硅的激发转移，该中心是该大学的高性能计算中心。现在已经取得了决定性的突破：在与帕德博恩大学的Marvin Krenz博士和Uwe Gerstmann教授的联合研究中，科学家们已经证明，在四苯薄膜和太阳能电池之间的界面上，不饱和化学键形式的特殊缺陷极大地加速了激子转移。
施密特指出，“这种缺陷发生在氢的解吸过程中，并导致具有波动能量的电子界面态。这些波动将电子激发从四苯传送到硅中，就像升降机一样。
太阳能电池中的这种“缺陷”实际上与能量损失有关。这使得这三位物理学家的结果更加令人惊讶。
“在硅四苯界面的情况下，缺陷对于快速能量转移至关重要。我们的计算机模拟结果确实令人惊讶。它们还为新型太阳能电池的设计提供了精确的指示，并显着提高了效率，“施密特说。
