High-work-function metal/carbon nanotube/low-work-function metal hybrid junction photovoltaic device

2015年10月23日 NPG Asia Materials 7, e10 (2015) doi:10.1038/am.2015.112

光起電力デバイス: カーボンナノチューブの驚異的な効果

仕事関数の異なる金属を用いることで、カーボンナノチューブが効率の高い太陽光発電装置になった。単層カーボンナノチューブ(SWNT)は、直径を変えることによってさまざまな光波長に対する応答を調節できるため、太陽光発電産業において大きな関心が寄せられている。しかし、こうした極めて均一なナノ材料に光キャリアを生成する強い内部電場を作ることが困難であるため、SWNT系太陽電池の大半の電力変換効率は低かった。今回、上海交通大学(中国)のC Chenたちは、離れたパラジウム電極とアルミニウム電極の間にSWNTを配置したデバイスを用いて、この難題を克服した。異なる強さで電子を保持する金属と接触することで、SWNTがダイオードに変わり、75%という優れた量子効率で光が電力に変換された。

Changxin Chen, Tiening Jin, Liangming Wei, Yong Li, Xiaodong Liu, Ying Wang, Liying Zhang, Chenghao Liao, Nantao Hu, Chuanjuan Song & Yafei Zhang

Photovoltaics: carbon nanotubes work wonders
Carbon nanotubes have been turned into efficient solar harvesters by using metals with different work functions. Single-walled carbon nanotubes (SWNTs) have excited much interest in the photovoltaic industry because their response to different light wavelengths can be tuned by varying the nanotube diameter. However, most SWNT-based solar cells have poor power conversion efficiencies because of the difficulty of creating a strong, built-in electric field for photocarrier in these highly uniform nanomaterials. Changxin Chen and co-workers at Shanghai Jiao Tong University in China have overcome this challenge with a device that suspends an SWNT between separate palladium and aluminum electrodes. The contacts with these metals, which hold on to their electrons with different strengths, transformed the SWNT into a diode that converted light into electricity with an impressive quantum efficiency of 75%.


NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)