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来自美国西北大学的研究人员研发出了一种能改革太阳能电池生产方法的碳材料。这种新的太阳能电池材料是由碳纳米管组成的透明导体,这为太阳能电池生产提供了另一种途径。当前的太阳能电池技术依赖于一种相对较稀有的元素。

地球上碳元素含量丰富,碳纳米管有望促进太阳能的长远发展,提供一种成本效益更高的太阳能电池制造方法。另外,这种材料拥有良好的柔韧性,使得制成的太阳能电池可以集成到织物和衣服中,为个人电子产品和军事行动等提供便携式的供电。

这项研究成果被刊登在Advanced Energy Materials杂志2011年10月期。

太阳能电池是由多层结构组成,包括一个透明导体层,太阳光通过透明导体层进入电池,而电能通过这里传出,因此这个导体必须是导电且透光的。同时具备这两种特性的材料很少。

目前,铟锡氧化物是透明导体中应用最多的材料,但这种材料有两个缺点:易碎,且依赖于相对较稀有的元素铟。因此,对太阳能电池日益增长的需求将会极大地推高铟的价格。

随着太阳能技术的普及,铟的供应将可能出现不足。因此人们很希望有一种地球上含量丰富的元素,比如碳,能取代铟在太阳能技术中的位置。

该研究团队利用单壁碳纳米管研制出了可以替代铟锡氧化物的材料,并进一步确定了效率最高的碳纳米管的类型:金属型碳纳米管和半导体型碳纳米管。

研究人员发现,当这两种碳纳米管作为透明导体使用在有机太阳能电池中时,金属型碳纳米管的效率是半导体型碳纳米管的50倍。

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