目前，商用硅太陽能電池發(fā)電的成本比公用事業(yè)發(fā)電要高出10倍。為了降低太陽能電池發(fā)電成本，人們轉(zhuǎn)向了有機分子材料。據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)9月12日報道，哈佛大學(xué)、賓夕法尼亞哈弗福德學(xué)院和墨西哥國立自治大學(xué)研究人員推出了一項稱為哈佛清潔能源計劃（CEP）新計劃，旨在尋找能提高光電設(shè)備效率的有機材料，將目前太陽能電池的能效水平從9.2%提高到10%到15%，壽命延長10年。符合這兩個標(biāo)準(zhǔn)的話，其成本就比當(dāng)前其他電源要低。最近出版的《物理化學(xué)通訊雜志》上，公布了一些前期成果，更多研究還待后續(xù)。
有機太陽能材料不僅比非有機材料更便宜，而且無危害，輕質(zhì)易加工，可以做成半透明的，壓成各種形狀。但要從數(shù)百萬的有機分子中挨個篩選，搜尋那些具備優(yōu)良光電屬性的材料，卻好比大海撈針。
研究小組開發(fā)出一種大規(guī)模的自動化分子篩選方法。這種方法結(jié)合傳統(tǒng)的建模方法和現(xiàn)代藥物開發(fā)的策略，還利用了機器學(xué)習(xí)、圖形識別和化學(xué)信息學(xué)技術(shù)。此外，該計劃還利用了IBM世界公共網(wǎng)格（WCG）提供的志愿計算機，從IBM網(wǎng)站下載免費的無毒程序，在他們的計算機空閑的時候，用來篩選材料分子。
“大約每12小時數(shù)據(jù)庫就能增添一個新分子，加速了新材料的開發(fā)。”項目領(lǐng)導(dǎo)之一、哈佛大學(xué)阿蘭·埃斯博魯-古茲克介紹說，哈佛清潔能源計劃每天能找到數(shù)千個分子，目前資料庫里已有1000萬個分子圖案可作為候選。“我們與斯坦福大學(xué)合作進行理論論證后，篩選出了8個透明化合物變種，可用作有機半導(dǎo)體。WCG將幫助我們找到更多有用信息。”
篩選分析采用了分級計算技術(shù)，每一步都列出所有候選分子的圖形和性質(zhì)，以供下一步篩選。根據(jù)初步分析，在能量水平上能滿足有機太陽能電池10%或更高效率要求的僅占所有分子的0.3%（3000個到5000個）。
哈佛大學(xué)另一位項目領(lǐng)導(dǎo)約翰尼斯·海徹曼表示，一方面，這種收集提供了一種便捷的方式，能將分子屬性、電學(xué)結(jié)構(gòu)和相關(guān)化合物迅速對應(yīng)，不僅能用于光電設(shè)備材料的開發(fā)，還能用于其他多種用途；另一方面，也為掌握分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系奠定了牢固基礎(chǔ)。
研究人員還表示，隨著今后取得更多的成果，他們即將建成一個參考數(shù)據(jù)庫，為搜尋最優(yōu)光電設(shè)備材料、開發(fā)有機電子設(shè)備提供有價值的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫將于2012年開放，希望加速清潔電力能源的開發(fā)，促進其盡快達到傳統(tǒng)能源的水平。
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