用碳纳米管研制高效太阳能电池的方法

2012-11-09 17:17:06来源: 互联网

碳纳米管研制高效太阳能电池的方法

美国康奈尔大学(Cornell University)研究人员制作出高效太阳能电池的基本元素,很有希望以更有效的方式将太阳能转换成电力。利用碳纳米管代替传统硅技术。


研究人员制作并测试、检测了一种叫作光电二极管的简单的太阳能电池,它由一个独立的碳纳米管形成。这项研究在康奈尔纳米系统中心和康纳尔纳米科学技术实验室,以及国家自然科学基金会和先进材料、结构、器件微电子研究公司共同支持下完成。这项研究由康奈尔大学物理学Goldwin Smith教授Paul McEuen和化学及生物化学助理教授Jiwoong Park共同领导,他们描述了如何通过增加载流子的数量,使得器件能非常高效地将光能转化为电能。这种方法证明了下一代高效太阳能电池的重要性。

“我们不仅仅在研究新材料,实际上也在将其付诸于应用,创造出真正的太阳能电池器件,” 该论文的第一作者、McEuen实验室研究生Nathan Gabor指出。

研究人员采用了由石墨烯薄片卷制而成的单壁碳纳米管,来制作太阳能电池。其尺寸与DNA分子相当,纳米管在两个电连接间导通,并靠近分别带正、负电荷的两个电极。这项研究采用单壁纳米管,某种程度上是受先前所做的二极管研究启发,二极管是很简单的晶体管形式,只允许电流在一个方向上移动。康奈尔研究小组想看看,采用类似的方法能产生怎样的结果,而这次对纳米管进行光照。

利用不同颜色的激光照射纳米管,在将光能转化成电能的过程中,研究人员发现更高能量的光子产生的电流具有放大效应。更进一步的研究发现,狭长、圆柱形的碳纳米管使得电子能平滑地逐个挤过纳米管。电子穿过纳米管后受激发,并产生新的电子继续移动。他们表示,纳米管可能是个理想的光伏电池,因为通过利用光的多余光能量,它能使电子再创造出更多的电子。

这看起来不像是目前的太阳能电池,传统的电池里额外的能量往往以热量的形式流失,而且电池还需要不断的外部冷却。

尽管他们已经制作出了器件,但是如何在量产中获得便宜且可靠的这种器件,对于工程师来说还是很大的挑战,Gabor说,“我们所观察到的只是其物理表现”。

在碳纳米管材料制成的光电二极管中,当阳光照射到器件上时,电子(蓝色)和空穴(红色)释放过剩能量,更有效地创造出更多的电子-空穴对.

关键字:碳纳米管  高效太阳能  电池

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/1109/article_17616.html
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