北京大学工学院曹安源课题组与清华大学机械系吴德海/王昆林教授课题组合作，进行“高效率碳纳米管-晶体硅杂化太阳电池”研究，相关研究论文“Achieving High Efficiency Silicon-Carbon Nanotube Heterojunction Solar Cells by Acid Doping”今年5月份发表于Nano Letters (Y. Jia, A. Cao, D. Wu, et al. Nano Letters 2011, 11, 1901-1905)。5月18日的Nature杂志对此工作做了评论“酸处理提高了碳纳米管-硅太阳电池的性能，可能比传统硅基电池更便宜”。

在太阳电池的研究领域，目前面临的挑战是提高电池的能量转换效率并且降低制造成本。纳米材料是制备新一代高效低成本薄膜电池极有希望的材料之一。工学院曹安源课题组与清华大学机械系吴德海/王昆林教授课题组合作，制备了高效率的碳纳米管-硅杂化太阳电池。采用化学气相沉积法，直接合成了厚度仅为20-40纳米、机械强度高的碳纳米管透明导电薄膜。将其铺展在晶体硅的表面，构成异质结太阳电池，并用酸处理使得界面产生氧化层，同时提高碳纳米管网络的导电性。得到的电池在标准辐照条件下光电转换效率达到13.8%，远高于其它纳米材料的电池效率，接近多晶硅电池的水平。同时，采用控制氧化层的厚度（1纳米左右），降低硅片表面反射率等措施，可靠地制备出效率在11%以上的太阳电池，能够在空气中保持长时间的稳定性。和传统的硅基电池相比，碳纳米管薄膜代替了P型硅部分，省去了部分材料和扩散掺杂制取PN结的工艺。同时，碳纳米管还作为器件的透明电极，当电池面积较小时无需在硅表面涂覆金属栅格电极。因此，引入碳纳米管简化了电池的部分制造工艺，这种电池的价格也可能比目前市场上的硅基电池更加便宜。

作为基础研究，曹安源课题组还开发了完全基于纳米材料的碳纳米管-硒化镉纳米带太阳电池，去年10月发表于Nano Letters (L. Zhang, A. Cao, et al. Nano Letters 2010, 10, 3583)，以及石墨烯-硒化镉太阳电池（L. Zhang, A. Cao, et al. Nano Research 2011, in press)。目前，课题组主要研究纳米薄膜太阳电池、柔性电池以及新结构纤维电池。该项目得到国家自然科学基金的支持。

用于制备太阳电池的碳纳米管薄膜


碳纳米管薄膜所铺的硅片基底

  转载自北京大学新闻中心