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)美國物理學家組織網(wǎng)9月12日報道，哈佛大學、賓夕法尼亞哈弗福德學院和墨西哥國立自治大學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。符合這兩個標準的話，其成本就比當前其他電源要低。最近出版的《物理化學通訊雜志》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，還利用了機器學習、圖形識別和化學信息學技術(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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