北京大學信息科學技術學院博士研究生楊雷靜與王勝副研究員作為共同第一作者所撰寫的論文Efficient photovoltage multiplication in carbon nanotubes，于2011年11月1日在《自然》子刊《自然?光子學》(Nature Photonics, 2011, 5, PP.672-676)上發表。該論文報道了碳納米管光電器件研究的重要突破，也是電子學系彭練矛教授研究組在碳納米管器件研究領域所取得的最新進展。

　　在地球資源日益匱乏的今天，太陽能作為重要的替代能源具有很多不可超越的優勢。基于納米尺度新材料的太陽能光伏器件研究是當前國際太陽能光伏領域研究的熱點。碳納米管是直接帶隙材料，一直被認為可能在構建下一代太陽能電池中發揮重要影響。并且，半導體的單壁碳管具有獨特的能帶結構，以及很好的紫外到近紅外的寬譜光吸收特性，可以充分地吸收利用太陽光。先前的研究已證明，碳管材料構建的光伏器件具有光生載流子倍增效應，利用這種效應構建的太陽能電池可能超越理論上預計的單個太陽能電池效率極限。但是大多數典型半導體碳管器件的光電壓一般小于0.2V，對于實際應用而言小得難以滿足需要。如何非常高效地級聯碳管太陽能電池以獲得高的光電壓輸出，就成為碳管光伏器件領域富有挑戰性的工作之一。

　　題圖為碳管級聯太陽能電池模塊示意圖

　　彭練矛研究組提出采用虛電極對接觸方法，無需傳統的摻雜工藝即可有效地使器件的光電壓產生倍增，具體說來，在一根10μm長的碳管上級聯5個電池單元，就可以獲得大于1V的光電壓。這項工作是在彭練矛研究組一系列前期研究的基礎上實現的。2008年，研究組提出采用非對稱接觸電極的方法實現無需摻雜制備碳納米管二極管，研究結果發表在《先進材料》(Advanced Materials, 2008, 20, 3258)上。 在此基礎上，采用近乎同樣但經過改進的工藝，又于今年實現了第一個真正意義上的碳管紅外發光二極管(LED)，其研究論文發表在《納米快訊》(Nano Letters, 2011, 11, 23)上。

　　這項研究得到了國家重大科學研究計劃和國家自然科學基金委員會的資助。