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雖然碳納米管提供了有趣的物理特性，但無機太陽能電池的功率轉換效率(PCE)仍然比較低。意大利帕勒莫大學Bruno Pignataro教授說：“就PCE來說，像是碳納米管這樣的有機材料，與無機太陽能電池材料(PCE大40%)相比沒有競爭力。然而，它們可以用于柔性/塑料太陽能電池，因為這些材料很穩(wěn)定，可以在低溫環(huán)境下進行處理而不用改變塑料基板。”

在第一個10年，CNT基太陽能電池能夠實現(xiàn)的轉換效率一直在1%左右徘徊，一些研究人員擔心已經(jīng)到了頂點。但是，最近幾個月發(fā)表的論文表明，實現(xiàn)效率的大飛躍仍然是有可能的。最近的研究進展大致分為兩類：一個是將碳納米管薄膜集成在傳統(tǒng)的太陽能器件上，另一個是用單個或多個納米管制備結構。麥考密克工程學院材料科學工程教授Mark Hersam博士和他的西北大學研究團隊與來自堪薩斯大學和麻省理工學院的研究人員，合作研發(fā)的新型碳納米管太陽能電池。這種電池得益于聚手性，或叫多手性，和半導體納米管的混合物。混合物結構采用多層富勒烯和直徑0.8~1.2nm的單壁碳納米管，吸收范圍延伸到近紅外波段，

　　圖2 富勒烯光敏材料衍生物

　　圖3 非共價雜化衍生物：通過與芘基團在側壁的相互作用，金納米顆粒附著在碳納米管上

將光電流最大化。電池的轉化效率達到是3.1%。對于碳納米管太陽能電池的效率，這是一個令人印象深刻的飛躍，但與其他材料(例如硅)相比，仍然有差距。相關成果發(fā)表在NanoLetters期刊(doi：10.1021/nl5027452)。Hersam的團隊下一步是制備有多層結構的聚手性碳納米管太陽能電池，多層結構需要針對太陽光譜中特定部分做優(yōu)化，從而能夠利用到更多的光。為了完善補充對碳納米管的研究，對其他方案也進行了嘗試，包括與其他材料整合，例如有機或無機半導體。但是，極高的轉化效率不會一直是必須要實現(xiàn)的目標，碳納米管有很多其他的優(yōu)點(正如之前討論的)，這些優(yōu)點彌補了它們目前在效率上的缺陷。

雖然生產(chǎn)碳納米管可能比硅便宜，但它自身有一些缺點，其中包括與它們的合成、提純、功能化、加工和器件集成相關的問題。Hersam的團隊說：“這個場——通常這種碳納米管場是真存在的——最大的挑戰(zhàn)之一是制備大尺寸單手性(納米)單壁碳納米管的能力。”更重要的是，單壁碳納米管從納米尺度的物體到大尺度薄膜的制備是一個挑戰(zhàn)。如果有方法可以將單壁碳納米管按照需要的特定手性進行制備，將會真正迎來一個飛躍。在其他研究中，將碳納米管與其他半導體模型(例如，硅)相結合，初步獲得的結果令人鼓舞。舉個例子，納米管-異質(zhì)結太陽能電池，已經(jīng)證明轉換效率可高達14%左右。