中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所的李清文研究員所在團(tuán)隊(duì)日前公布了納米管陣列光伏電池的最新進(jìn)展，該團(tuán)隊(duì)采用從可紡絲碳納米管陣列中直接拉出的碳納米管薄膜作為透明電極制作出了效率10.5%的光伏電池，結(jié)果已發(fā)表在新一期Small雜志特刊。

據(jù)materials views china網(wǎng)站介紹，將特定導(dǎo)電薄膜轉(zhuǎn)移至硅表面即可獲得肖特基光伏電池。當(dāng)光照射到此類電池器件上時(shí)，光生電子空穴對(duì)會(huì)在導(dǎo)電薄膜與硅之間所形成的結(jié)區(qū)(也稱肖特基結(jié))得以分離而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。與傳統(tǒng)硅電池相比，該類雜化電池的制備工藝大為簡(jiǎn)化，因而有望大幅度降低硅基光伏器件的成本。其中，碳納米管薄膜因其較低的面電阻、易調(diào)制的透過(guò)率和高環(huán)境穩(wěn)定性在高性能光伏器件研制中得到了廣泛的關(guān)注。

李清文研究員表示，由于陣列薄膜優(yōu)異的結(jié)構(gòu)均勻性、透明度與電學(xué)性能，從“有想法”到“有結(jié)果”經(jīng)歷了較為順利的研發(fā)過(guò)程。初次器件的轉(zhuǎn)化效率就得到了6%左右。她說(shuō)：“為了進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)，理解碳納米管結(jié)構(gòu)對(duì)器件性能的影響，我們?cè)隽舜罅康膰L試。一方面，我們對(duì)比了取向的雙壁和多壁碳納米管對(duì)器件性能的影響，發(fā)現(xiàn)雙壁碳納米管的性能最佳。另一方面，也對(duì)比研究了取向結(jié)構(gòu)對(duì)優(yōu)化電池性能的重要作用。發(fā)現(xiàn)易于坍塌的雙壁結(jié)構(gòu)與取向的碳納排列有利于使得碳納米管與硅之間形成較大的接觸面積及為光生電荷提供捷徑的傳輸通道，從而有利于提高光生電荷的分離效率以及器件的光電轉(zhuǎn)化效率。”

為了進(jìn)一步提高該類電池的效率與工作穩(wěn)定性，該領(lǐng)域內(nèi)的科研人員需要深入理解和調(diào)控碳納米管與硅的界面問(wèn)題，如果碳納米管與硅之間僅以物理搭接為主，這會(huì)降低光生電荷的收集效率；其次是進(jìn)一步提高碳納米管的質(zhì)量和導(dǎo)電性，比如減少碳納米管中的缺陷，實(shí)現(xiàn)碳納米管結(jié)構(gòu)可控，進(jìn)而對(duì)其電學(xué)特性進(jìn)行調(diào)控，這會(huì)對(duì)器件的性能起到很大的提升作用。

最后，李清文研究員表示“邸江濤博士設(shè)計(jì)并完成了本項(xiàng)工作的大部分實(shí)驗(yàn)，在器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化與數(shù)據(jù)分析方面得到了鄭新和研究員和蘇州大學(xué)孫寶全教授的大力支持。所有的作者都參與了本工作的數(shù)據(jù)分析討論以及論文的修改。”