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中科院苏州纳米所研制碳纳米管阵列肖特基太阳能电池

 


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本文摘要:中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员李清文团队最近发布了纳米管阵列光伏电池的最新进展。

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员李清文团队最近发布了纳米管阵列光伏电池的最新进展。该团队通过使用从可旋转的碳纳米管阵列中推出的碳纳米管薄膜作为半透明电极,制造出效率为10.5%的光伏电池,其结果已发表在《小》杂志的一期特刊上。根据materialsviewschina网站的解释,肖特基光伏电池可以通过将特定的导电膜移动到硅表面来获得。

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当光照射这种电池器件时,在导电薄膜和硅之间形成的结区(也称为肖特基结)中,光生电子空穴对不会分离,从而构成光电开关。与传统的硅电池相比,这种混合电池的制造工艺进行了深度修改,因此硅基光伏器件的成本在未来将大大降低。其中,碳纳米管薄膜因其低表面电阻、难以调制和低环境稳定性而在高性能光伏器件的开发中受到广泛关注。研究员李清文回应说,由于阵列薄膜优异的结构均匀性、透明性和电性能,它经历了从点到结果的更成功的研发过程。

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该器件的转换效率首次达到6%左右。她说:为了进一步优化实验结构,解读碳纳米管结构对器件性能的影响,我们做了很多尝试。一方面,我们比较了双壁碳纳米管和多壁碳纳米管对器件性能的影响,发现双壁碳纳米管的性能最好。另一方面,对比研究了倾斜结构在优化电池性能中的重要作用。

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找到更容易坍塌的双壁结构和拉碳顺序,不利于在碳纳米管和硅之间形成更小的认知区域和获得光生电荷的捷径——传输地下通道,从而不利于提高光生电荷的分离效率和器件的光电转换效率。为了进一步提高这种电池的效率和工作稳定性,该领域的研究人员必须了解和控制碳纳米管与硅的界面。如果碳纳米管和硅之间只存在物理重叠,这不会降低光生电荷的收集效率;其次,进一步提高碳纳米管的质量和导电性,比如增加碳纳米管的缺失,构建高效率的碳纳米管,然后调节其电学特性,这些都不会对器件的性能有很大的提高。最后,李清文研究员响应迪江涛博士的设计,完成了本次工作中的大部分实验,并在器件结构优化和数据分析方面得到了郑新研究员和东吴大学孙宝全教授的大力支持。

所有作者都参与了数据分析辩论和论文的修改。


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