并苯类(Acenes)是具有独特光电特性的苯分子，单线态裂变太阳能电池可以从一个光子产生两个电子，使电池效率更高。

麻省理工学院(MIT)和弗吉尼亚大学的研究人员正计划使用并苯类(Acenes)分子开发所谓的单线态裂变太阳能电池。

Acenes是具有独特光电特性的苯分子，它们是由线性的苯(C6H6)环组成的多环芳烃。

单线态激子裂变是在某些材料中看到的一种效应，其中单个光子可以产生两个电子-空穴对，可以应用到太阳能电池中。早在 1970 年代，科学家们就已经观察到了这种效应，尽管在过去数年中它已成为一些世界领先研究所的重要研究领域;事实证明，将这种效应转化为可行的太阳能电池是很复杂的。

单线态裂变太阳能电池可以从一个光子产生两个电子，使电池效率更高。这是通过量子力学过程发生的，其中一个单重态激子(电子-空穴对)被分裂成两个三重态激子。据研究人员称，并苯类有可能在此过程中显示出更高的量子产率。

研究团队开发了一种新的合成方法来稳定并苯分子。新方法包括将carbodicarbenes 配体添加到已经掺杂了硼和氮的并苯分子中。科学家们解释说，掺杂这些化合物的并苯分子具有改善的电子性能。然而，当暴露在空气或光线下时，它们不稳定，就像传统的并苯分子一样。

“随着新配体的加入，并苯分子带正电，这提高了它们的稳定性，并赋予了它们独特的电子特性，”他们解释说。

到目前为止，大多数硼、氮掺杂的并苯分子只能发出蓝光。然而，随着它们的稳定，科学家们可以产生不同的颜色。根据它们的长度和附着在carbodicarben上的化学基团的类型，他们设法构建了发出红光、橙光、黄光、绿光或蓝光的分子。

“我们仍处于开发特定应用的早期阶段，无论是有机半导体，发光器件还是基于单线态裂变的太阳能电池，但由于它们的稳定性，器件制造应该比这些化合物的制备容易很多，”研究小组表示，并指出红色发光可用于成像等生物应用。

另一个潜在的应用是将这些化合物用作显示屏的有机发光二极管。

科学家们发表在《自然化学》杂志上的“Air- and photo-stable luminescent carbodicarbene-azaboraacenium ions”研究中介绍了他们的发现。

2019年，麻省理工学院的一个研究小组展示了如何将单线态激子裂变应用于硅太阳能电池，并可能导致电池效率高达35%。他们声称是第一个将这种效应从已知表现出它的“激子”材料之一(在这种情况下是四并苯–一种碳氢化合物有机半导体)转移到晶体硅中的小组。他们通过在硅太阳能电池和激发四并苯层之间放置一个只有几个原子厚的hafnium oxynitride层来实现这一壮举。

麻省理工学院的研究人员将他们的工作描述为“涡轮增压”硅太阳能电池，并表示这与提高太阳能电池效率的最常见方法不同，这些方法现在更多地关注叠层电池的概念。“我们正在向硅中添加更多的电流，而不是制造两个电池，”他们当时表示。