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纳米碳管为太阳能电池带来新曙光

2019-04-01 10:12      点击:

  纳米碳管为太阳能电池带来新曙光

  美国科学家使用纳米碳控制作出新式太阳能电池,在吸收等量的光子下能发生更多的光电流,其效能将优于现行的光伏电池。他们证明纳米碳管做成的光二极管(photodiode)吸收一个光子能发生多组电子空穴对(electron-hole pair),不像传统的光二极管只能发生一组。康乃尔大学参加这项研讨的Nathan Gabor表明,这项技能若能应用于大尺度的太阳能电池,势必能打破以往变换功率的约束。

  现行的光伏电池每吸收一个光子顶多发生一组电子空穴对,但是康乃尔大学Paul McEuen领军的研讨团队使用单壁式纳米碳控制成光伏电池,打破了这项约束。此设备由长约3~4μm、管径介于1.5~3.6 nm的碳控制成,碳管被安顿在绝缘基板上的电极之间,在电极上施加偏压时,电极间的碳管构成一个p-n接面光二极管。

  研讨人员以激光照耀光二极管,一同在碳管上施加逆偏压,并监测光电流。结果在温度低于90K且施加与电流反向的偏压时,观察到多重载子的发生。跟着此偏压增大,电流呈阶梯状添加。若进步入射光子的能量,电流的阶梯会变宽。

  一般一个光子只能将一个电子往上激起一个次能带,康乃尔小组以为多重电子空穴对的发生是由于光子供给碳管电子更很多的能量,使得第2次能带或以上的电子也能够在二极管中移动并激起其它电子,而当第2次能带的载子取得满足能量去激起额定的电子时,发生的电流就会呈现阶梯状改动。

  Gabor指出,第2次能带阀值的存在意味着上述进程简直用将一切光子剩下的能量,再加上电场的能量,一同用来将单一电子变换成多重电子,这关于完成高效能太阳能电池的最终目标适当重要,由于后者寻求的就是近乎百分之百地将光能用来激起电子空穴对。详见Science 325, p.1368 (2009)。

  
原始网站: http://physicsworld.com/cws/article/news/40332
(修改:于占涛)

  

   纳米碳管太阳能电池