地球上使用的硅太陽能電池在暴露于太空的強烈輻射時會迅速退化。而砷化鎵太陽能電池如今在衛(wèi)星和航天器上使用，因為這種材料能夠承受太空條件。然而，砷化鎵電池價格昂貴、堅硬且笨重，很難與高效的航天器集成。

這項研究從分子水平上調(diào)查了輻射對有機太陽能電池的影響。研究人員用質(zhì)子輻射對電池進行了測試，質(zhì)子輻射被認為是太空中對電子材料破壞性最大的粒子。

這項研究測試了各種有機太陽能電池配置。用小分子制成的電池表現(xiàn)出對質(zhì)子的強大抵抗力，經(jīng)過三年的輻射測試后沒有出現(xiàn)任何損壞。相反，用復合聚合物制成的電池在測試中損失了大約一半的效率。

密歇根大學工程學教授斯蒂芬福雷斯特說：“我們發(fā)現(xiàn)質(zhì)子會斷裂一些側鏈，留下電子陷阱，從而降低太陽能電池的性能。”

“陷阱”會吸引光伏效應釋放的電子，阻止它們流入收集電能的電極。研究小組表示，這種陷阱效應可以通過熱退火或加熱電池來解決，從而修復電池。研究人員表示，陷阱也可以用其他原子填充，從而有可能消除這一問題。

研究小組表示，太空中面向太陽的有機太陽能電池有可能實現(xiàn)這種自我修復過程。研究稱，這些電池在 100 攝氏度的實驗室中表現(xiàn)出了有效的修復能力，但還需要進一步研究。

研究團隊與中國南京大學、Universal Display Corp 和美國海軍研究辦公室合作，試圖發(fā)現(xiàn)自愈效應是否發(fā)生在太空真空中，以及這種自愈是否足以可靠地用于太空任務。該團隊推測，設計這種材料以使其永遠不會出現(xiàn)降解和電子陷阱可能更為合理。

研究中使用的設備部分是在盧里納米制造設施建造的，在密歇根離子束實驗室暴露于質(zhì)子束 ，并在密歇根材料特性中心進行有機太陽能電池研究。