碳纳米管太阳能电池效率新突破

 行业新闻     |      2022-09-17 05:43

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本文摘要:美国西北大学的研究人员日前突破了碳纳米管太阳能电池光电切换效率近10年来无法提高的困局,将其转化成效率从1%提升到了3%以上,让一度沉寂的碳纳米管太阳能电池研究再度转入了人们的视野。涉及论文公开发表在《纳米快报》杂志上。 由于比传统材料轻巧更加厚更加灵活性,碳纳米管刚一问世就被指出是生产新型太阳能电池的理想材料,但此后的尝试却让科学家们屡次挫败:不管采行什么方法,碳纳米管太阳能电池的光电切换效率总有一天都在1%左右游走。

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美国西北大学的研究人员日前突破了碳纳米管太阳能电池光电切换效率近10年来无法提高的困局,将其转化成效率从1%提升到了3%以上,让一度沉寂的碳纳米管太阳能电池研究再度转入了人们的视野。涉及论文公开发表在《纳米快报》杂志上。  由于比传统材料轻巧更加厚更加灵活性,碳纳米管刚一问世就被指出是生产新型太阳能电池的理想材料,但此后的尝试却让科学家们屡次挫败:不管采行什么方法,碳纳米管太阳能电池的光电切换效率总有一天都在1%左右游走。

这个数字不但无法和目前主流的硅太阳能电池相提并论,与其他新近经常出现的新材料比起劣的也不是一星半点。  但这项新的研究毫无疑问给人们带给了新的期望。据物理学家的组织网9月4日(北京时间)报导,由西北大学材料工程学教授马克汉森研发出有的这种新技术让碳纳米管太阳能电池的效率从1%提高到了3%,并沦为首个被美国国家可再生能源实验室证书的碳纳米管太阳能电池。

  汉森说道:近10年来碳纳米管太阳能电池的切换效率仍然游走在1%左右,甚至早已趋于稳定,但我们超越了这一僵局。虽然绝对值依然不低,但横向较为依然是一个明显提高。

  汉森的绝招就是碳纳米管的手性,即一个物体与其镜像不重合的现象,具体来说就是碳纳米管的直与转弯。当碳卷曲沦为碳纳米管时,有可能不存在上百种有所不同的手性。在过去,研究者偏向于自由选择具备较好半导体性能的一类特定手性,并且尽可能用它们生产出有一块原始的太阳能电池板。

但问题是,每个碳纳米管的手性不能吸取特定波长范围的光,这样的太阳能电池无法吸取大部分其他波长的光。而汉森的研究团队生产了一块包括多种手性的碳纳米管太阳能电池。  实验表明,新型太阳能电池与其前辈比起需要吸取更加普遍波长的阳光。此外,这种新型太阳能电池甚至需要吸取近红外波长的阳光,这是目前很多先进设备的薄膜太阳能电池都无法构建的。

  虽然对碳纳米管而言这是一个最重要的里程碑,但相对于其他材料这个切换效率依然比较落后。下一步,汉森的研究小组将对该技术之后展开改良,生产出有一种不具备多层结构的填充碳纳米管太阳能电池,每一层都将根据太阳光谱中特定的波长展开优化,因而将需要吸取更好的光。此外,他们还有可能重新加入如有机或无机半导体材料等新材料来补足碳纳米管。

  汉森说道:我们想做到的就是尽量吸取更好的光子,并将其转化成为电能。换句话说,就是生产出有一种需要重复使用极致给定多个波长阳光的太阳能电池。这是这项研究的终极目标。  总编辑圈点  碳纳米管导电性好、对光吸收率低,这是它被指出尤其合适制作太阳能电池的原因。

但这项研究仍然处在十分初级的阶段,其关键问题在于,人们能无法寻找适合的形态工艺,然后了解掌控碳纳米管中电荷产生和分离出来的原理?而今转换率超越10年来僵局,毫无疑问很大强化了业界的信心,不过除非其转换率能超过10%,不然作为太阳能电池,其基本是没商业化生产的适当的。


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