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纳米管太阳能天线可提高光伏电池的产出

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摘要:纳米管太阳能天线可提高光伏电池的产出
       

太阳能天线是由10微米长,4微米厚的纤维绳制成的。其中包括大约3000万个碳纳米管。

麻省理工学院的化学工程师通过使用碳纳米管制成的太阳能天线,其利用的太阳能是普通太阳能光伏电池的100倍。

研究人员认为,这种天线可捕获和聚集太阳能。由此可创建更小、而且发电量更高的太阳能电池阵列。

Charles and Hilda Roddey化学工程的副教授以及该研发团队的领导人Michael Strano解释说:“不是在整个屋顶使用光伏电池,你只需在很小的地方安装这种很小的带有天线的光伏电池,天线就可以驱动光子。”

太阳能电池板通过把光子转化为电流进行发电。纳米管天线可提高捕获光子的数量,并且通过太阳能电池把太阳能转化为能源。

太阳能天线是由10微米长,4微米厚的纤维绳制成。其中包括大约3000万个碳纳米管。这个团队制造出一种具有不同带隙的两层纳米管纤维。

任何材料中都不同程度的带有电子。当光子到达某些具体材料表面时,使得电子具有更高的能量级别。电子和空穴对之间的反应形成激子,能量级别的差异被称为带隙。

具有较小带隙的纳米管可制成天线的内层,而具有较高带隙的纳米管覆盖在天线的外层。因为激子的流动是从高能量到低能量的,外层的激子流向内层的激子,在这里它们以较低的能量状态存在。因此,当太阳光照射到材料表面时,所有的光子都流向纤维的中心。

现在该研发团队,正在就光子流向纤维中心过程中实现最低的能量损失开展工作,并且每个光子产生超过1个激子。目前,碳纳米管会损失13%其吸收的能量,但是该团队的目的是通过使用这种天线使得能量损失仅有1%。

Strano先生和其团队的目的是,制造出可利用天线和其性能的光伏装置。该团队将在半导体材料的中心构建天线,这样在太阳能电池把光子转化为电流之前,就可对其进行聚集。

这种新的天线也可用于聚集太阳光的装置,例如:夜视镜或者望远镜。

这项碳纳米管的研究出版在9月12日的自然材料刊物上。

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