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<p>沉积在硅表面上的一层单壁碳纳米管的原子力显微镜图像,作为制造由麻省理工学院团队开发的新型太阳能电池的第一步单个纳米管可以在图像中看到照片:Rishabh Jain等人使用碳纳米管和C60,麻省理工学院的科学家开发出了第一个全碳光伏电池,这是一种新型的太阳能电池,能够利用太阳能到达地球近地红外区域的光谱</p><p>大约40%的太阳能电池到达地球表面的能量位于光谱的近红外区域 - 传统硅基太阳能电池无法利用的能量但麻省理工学院研究人员开发的一种新型全碳太阳能电池可以利用这种未使用的能量,开放组合太阳能电池的可能性 - 结合传统的硅基电池和新的全碳电池 - 可以利用几乎所有阳光的能量“这是一种全新的光伏电池,”麻省理工学院的查尔斯和希尔达罗德迪化学工程教授迈克​​尔斯特拉诺说道,他是一篇论文的高级作者,该论文描述了本周发表在“新材料”杂志上的新设备</p><p>由两种外来形式的碳制成:碳纳米管和C60,也称为巴基球“这是第一个全碳光伏电池,”Strano说 - 通过大规模生产纯化碳纳米管的新发展使这一壮举成为可能“只有在过去几年左右才有可能将某人只需一种碳纳米管,”他说,为了让新太阳能电池工作,纳米管必须非常纯净和均匀类型:单壁,并且只有一个纳米管的两种可能的对称配置其他组使用碳纳米管制造光伏(PV)电池,但仅使用一层聚合物将纳米管保持在适当位置并收集在吸收太阳光时被松散的电子但是这种组合为生产过程增加了额外的步骤,并且需要额外的涂层以防止暴露于空气中的降解新的全碳PV电池似乎是稳定的斯特拉诺表示,基于碳的电池最有效地捕获近红外区域的阳光</p><p>因为这种材料对可见光是透明的,所以这些细胞可以叠加在传统的太阳能电池上,形成一个可以利用大部分电池的串联装置</p><p>太阳能需要精炼,Strano和他的同事们说:到目前为止,早期的概念验证设备的能量转换效率仅为01%左右但是系统需要进一步研究和微调, “我们正在努力制造高效率的近红外太阳能电池,”该论文的第一作者,研究生Rishabh Jain说道</p><p> ystem使用纳米级材料层,生产细胞需要相对少量的高纯度碳,所得到的细胞非常轻,团队说“碳纳米管的一个非常好的事情是它们的光吸收非常高因此,您不需要大量材料来吸收大量光线,“Jain说,通常情况下,当研究新的太阳能电池材料时,效率会很高,研究人员会逐渐找到减少这种情况的方法</p><p>在这种情况下,博士后和共同作者Kevin Tvrdy说,其中一些低效率的来源已经被确定和解决:例如,科学家已经知道碳纳米管的非均匀混合物比均质配方效率低得多,而且含有单一混合物的材料 - 有围墙和多壁纳米管的效率低得多,有时根本不起作用,他说:“我们很清楚那些需要开心的东西为了提高效率,“Jain说麻省理工学院的研究人员正在探索的一个领域是对他们生产的材料层的确切形状和厚度的更精确控制,他说团队希望其他研究人员将加入寻找方法改善他们的系统,Jain说“这是一个非常模范的系统,”他说,“其他团队将有助于提高效率“但斯特拉诺指出,由于太阳光谱的近红外部分目前完全没有被典型的太阳能电池所使用,即使是在该地区工作的低效电池也是值得的,只要它的成本很低”如果可以的话利用甚至是近红外光谱的一部分,它增加了价值,“他说,斯特拉诺补充说,该论文的一位匿名同行评审员评论说,实现了一种没有聚合物层的红外吸收碳基光伏电池的实现”麦迪逊威斯康星大学材料科学与工程助理教授迈克尔·阿诺德(Michael Arnold)没有参与这项研究,他说:“碳纳米管为提高太阳能电池的效率提供了诱人的可能性类似于光伏聚合物的类固醇“这项工作,他说,”令人兴奋,因为它展示了使用完全有源层的光伏电源转换由碳制成“他补充说,”这似乎是一个非常有希望的方向,最终将使纳米管的承诺得到更充分的利用“这项工作还涉及麻省理工学院的研究生雷切尔豪顿,史蒂文清水和安​​德鲁希尔默;博士后托马斯麦克尼古拉斯;化学工程教授Karen Gleason它得到了意大利公司Eni通过麻省理工学院能源倡议以及国家科学基金会和国防部的支持,分别通过研究生奖学金来到Jain和Howden来源:David Chandler,麻省理工学院新闻办公室图片: