據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國研究人員首次利用碳納米管制成了一種可捕捉和收集太陽光的“天線”，其收集太陽光的效率是普通光伏電池的100倍，該新天線可使用在太陽能電池中，提高其光電轉(zhuǎn)化效率。新技術(shù)有望使研究人員研發(fā)出更小更強(qiáng)大的太陽能電池陣列。該研究發(fā)表在最新出版的《自然—材料學(xué)》雜志在線版上。

    麻省理工學(xué)院（MIT）化學(xué)副教授邁克爾·斯特拉諾領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)表示，新天線也可用于其他需要聚光的領(lǐng)域，包括用來制作夜視儀或望遠(yuǎn)鏡等。

    太陽能電池板通過將光子轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鱽懋a(chǎn)生電力，斯特拉諾的碳納米管天線增加了能夠被捕捉到的光子數(shù)量，并可將捕捉到的光子轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰俊胺湃搿碧�陽能電池中�?

    新天線是一條約10微米長、4微米厚的纖維繩，其中包含約3000萬個(gè)碳納米管，這些納米管具有不同的導(dǎo)電性（能帶隙），分布在纖維繩的內(nèi)外兩層。

    在任何物質(zhì)中，電子以不同的能級(jí)存在。當(dāng)一個(gè)光子照射到物體表面時(shí)，它會(huì)將電子激發(fā)到更高的能級(jí)。得到了能量的電子和它到達(dá)新的能級(jí)后留下的空穴之間的庫侖吸引互作用，在一定的條件下會(huì)使它們?cè)诳臻g上束縛在一起，這樣形成的復(fù)合體稱為激子。空穴和電子之間能量層級(jí)的不同被稱為能帶隙。

    新天線內(nèi)層包含的碳納米管的能帶隙較��；外層碳納米管的能帶隙更高。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)榧ぷ涌赡軓母吣軒�隙流向低能帶隙。這意味著，外層的激子會(huì)流到內(nèi)層。因此，當(dāng)光線照射物體時(shí)，所有激子都會(huì)流到纖維繩的中心，并聚集在那兒。

    斯特拉諾團(tuán)隊(duì)表示，他們將在一個(gè)半導(dǎo)體物質(zhì)的核心周圍搭建這樣的天線來組裝一個(gè)太陽能電池。半導(dǎo)體和碳納米管的接口可以把電子從空穴分開，電子將匯聚在一個(gè)電極上，這個(gè)電極同內(nèi)部的半導(dǎo)體接觸；空穴匯聚在另一個(gè)電極，這個(gè)電極同碳納米管接觸，這樣整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生電流。該太陽能電池效率的高低主要取決于電極所使用的材料。

    最近，科學(xué)家研發(fā)出了不同屬性的碳納米管，讓斯特拉諾團(tuán)隊(duì)可以控制該碳納米管纖維不同層的性質(zhì)。

    斯特拉諾團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在想方設(shè)法減少激子通過纖維時(shí)的能量損失，同時(shí)讓每個(gè)光子產(chǎn)生的激子更多。目前，碳納米管天線的能源損失率為13%，但是，該研究團(tuán)隊(duì)正在努力研發(fā)的新天線，其能源損失率目標(biāo)僅為1%。