近日，北卡罗莱纳州立大学的一个研究小组开发了一种新技术，可检测材料结构对有机太阳能电池性能的影响。有机太阳能电池造价低廉，有望提供新一代太阳能动力。通过这项技术，该小组发现发现纳米结构高度有序的材料激子解离效率并不比结构无序的材料高。这一发现可以为今后的研发提供借鉴。

“关于有机太阳能电池效率的研究已有很多，但其能量转化过程包含多个步骤，各步骤的效率却很难单独研究，”北卡罗莱纳州立大学机械工程学院的副教授Brendan O'Connor博士如是说，他也是该论文的通讯作者。“论文中提到的这项技术可以排除其他变量的干扰，只关注其中具体的一步——激子解离效率。”

一般来说，有机太阳能电池的光电转化过程可分为四步。首先，电池吸收入射光时，其活性层电子被激活，激活电子时活性层会同时产生一个空穴。这个电子-空穴对，称为激子。第二步，迁移。当运动到给体和受体的界面时，激子停止迁移，随即开始第三步——解离。激子解离时，电子和空穴分离开来。第四步，电荷收集。自由电子穿过活性层到达电极。

由于没有方法可将解离与电荷收集这两个过程分开研究，因此人们并不清楚造成有机太阳能电池效率差异的原因究竟是解离还是电荷收集过程。到底是这种材料激子解离过程效率低？还是其电荷收集效率低？

研究人员利用光的一个特性成功解决了这些问题：当偏振光的偏振方向与分子长轴平行， 则光会被吸收；若偏振光的偏振方向与分子长轴垂直，则光可以通过。

研究人员将有机太阳能电池活性层的一部分制备成高度有序化的纳米结构，那么这一部分的分子长轴方向完全一致。而电池活性层的其余部分结构无序，分子长轴方向就杂乱无章。这样设计后，光线照射在活性层上时，研究人员就可通过调整光的偏振方向，区别出结构有序区域和无序区域。也就是说，尽管结构有序区域和结构无序区域都处于同一个太阳能电池的同一个活性层上，但是研究人员可以对这两个区域分别进行研究。

这两个区域的电荷收集效率一致（这是由于两个区域均处于同一个活性层上），因此这种方法可用来分析结构有序化程度对材料激子解离效率的影响。

    研究人员发现激子分离效率和结构有序化程度根本无关 ，这种方法可以用来区分不同新材料的效率损失情况，以便确定哪些材料和纳米结构特征可以促进有机太阳能电池技术的进步。