基尔大学研制出新型有机半导体材料

晓说

德国基尔克里斯蒂安-阿尔布雷希特大学研究者首次成功地将有机锡掺杂到半导体聚合物中。半导体聚合物往往用于太阳能电池中，而将有机锡掺杂到聚合物中，就能够增大光谱的吸收范围。此项目负责人Anne Staubitz教授和Julian Linshöft博士研发的这种新聚合物，已发表在著名专业杂志《应用化学》国际版上。

关于这类聚合物人们关注的焦点在于，它如何有效地将太阳能转变成电能。当太阳能转换成电能时，半导体中带负电荷的电子会从一个较低能级跃迁到较高的能级，相应在低能级就会出现一个正电荷的“空穴”，然后这些电荷将会运动到不同的电极并伴随有电流的产生。太阳光的存在可以保证这个过程源源不断的进行。两个能级越接近，这个过程就越容易发生。这个过程的发生就意味着：更多光子被吸收、更多的太阳能被利用。聚合物能级之间的带隙很小，容易吸收红光，甚至紫光。

为了获得非常小的能带，来自基尔大学的科学家提出了一种新的理念。他们将环状的有机锡分子混合到以碳为主的聚合物中。锡和碳处于同一主族，因此他们具有一些相似的性质。不过当他们位于环状分子和相应的碳同系物中时，电性能的差异就会体现出来。Anne Staubitz教授解释说“这不仅仅是因为锡比碳原子重，而是它能够显著地降低有机物的活化能。”但在此之前，锡的这些特殊性能并没有收到重视，也不曾应用于高分子材料中。

这项实验进行的很成功。该小组用钯作为反应催化剂合成出性能优异的聚合物。钯这种材料很容易渗入到锡膜中，呈现闪闪发光的黑色，不过关于它在太阳能电池中的应用还在试验中。在获得德国环境基金会奖学金提供赞助之后，Linshöft说“我们一定能够制备出这些具有优异性能的半导体聚合物，而它们巨大的潜力在不久的将来会体现出来”。