NREL研究可能会加速碳太阳能电池的研究

国家可再生能源实验室已经为新一代碳基太阳能电池的可行性提供了确凿的证据。这一发现意义重大，因为碳提供了廉价而丰富的原材料来源，可以降低太阳能电池的成本，同时保持相对较高的效率。

那将相当于吃蛋糕并吃掉它的可再生能源，特别是当您回想起使用的第一批太阳能电池是如此之贵以致于实际上唯一能够负担得起的就是美国国家航空航天局。

新太阳研究的根源

这项新的太阳能电池研究也值得注意，因为它借鉴了马库斯·鲁道夫（Marcus Rudolph）的工作，后者因其在化学体系中的电子转移理论而获得了1992年诺贝尔化学奖。

我们将在这里暂停，以对美国纳税人进行集体拥抱。根据能源部的说法，鲁道夫的理论首先在该机构的布鲁克黑文国家实验室进行的测试中得到肯定证实。

这是能源部的概要：

马库斯（Marcus）的诺贝尔奖获奖作品是对分子相互作用系统中的总能量如何变化并诱导电子从一个分子跳到另一个分子的数学分析。它揭示了许多复杂的化学反应，包括光合作用，腐蚀和聚合物中的电导率。

鲁道夫（Rudolph）在他的诺贝尔传记中解释了他在实验方面的早期职业如何影响他的理论方法：

…我意识到这种实验背景极大地激发了我对理论研究的态度和兴趣……这种实验与理论的相互作用，彼此之间相互促进，一直并且继续是我经历的乐趣之一。

电子转移是太阳能转换的基础，但无论出于何种原因，鲁道夫的工作对太阳能领域的影响都没有很大，直到现在。

碳纳米管永远不会失去其冷却系数

最终，这使我们进入了碳纳米管。碳纳米管在1990年代首次出现时，在下一代材料中风靡一时。当研究经费投入到清洁技术研究中时，碳纳米管才是最重要的。

如果您预计还会遇到另一个#thanksobama的故事，请再次猜测。碳纳米管的重要性是如此引人注目，以至于在布什政府的最后一年2008年，能源部制定了一份题为《安全与可持续能源未来的新科学》的报告，封面上以碳纳米管的程式化图像为特色，并附有解释。 “卓越而通用的材料”：

碳纳米管由六边形的碳原子片卷成直径约为一纳米的管组成，碳纳米管的强度是钢的100倍，但质量密度仅为六分之一。它们可以制成单壁或多壁金属或半导体材料，并在催化，将太阳光转化为电能以及电能存储等方面发挥重要作用。

所以，＃thanksbush！

此后，其他新兴材料引起了人们的关注，那就是石墨烯和合成钙钛矿。但是，碳纳米管在太阳能电池和其他清洁技术应用方面仍然具有很大的前景。

碳纳米管提供更好，更便宜的太阳能电池

根据国家可再生能源实验室的说法，这项新的太阳能电池研究是首次将Marcus配方用于研究有机半导体中用于光电器件的电子转移的研究。

该研究的重点是重组能量的测量。在太阳能电池中，重组是指光进入时分子经历的结构变化。太阳能电池中的材料将光子分成两个电荷以产生电流，在此期间分子结构发生变化，然后重新组织。该过程导致能量损失。

您越紧密地调整太阳能电池材料以防止损耗，效率就越高。挑战在于使用最便宜的材料获得最少的能量损失。当今的首选材料是硅，如果可以进行重组，碳将提供更便宜的替代品。

该研究小组研究了与富勒烯分子配对的单壁碳纳米管（富勒烯是指各种形状的碳分子），总而言之，他们发现这种结合导致“异常低”的重组能。

不含多余分子的碳纳米管的结果不尽如人意，但该团队报告说该构型的“重组能量非常低”。

您可以在《自然化学》杂志上找到标题为“调整单壁碳纳米管异质结中激子离解的驱动力”的整个研究，以全面了解该团队如何部署Marcus配方。这是摘要的预告片：

在这里，我们通过时间分辨的微波电导率作为界面激子解离的灵敏探针，研究了热力学驱动力对单壁碳纳米管（SWCNT）和富勒烯衍生物之间光诱导电子转移（PET）的影响。

首次，我们观察了马库斯倒立区域（其中驱动力超过了重组能量），并为SWCNT /受体模型系统量化了PET的重组能量。

说到摘要，这似乎都相当抽象，但这是对正在进行的研究将碳纳米管用于太阳能设备的重要确认。

碳太阳能电池的工作已经在进行中，这项新的研究可以帮助将更多的研究资金投入该领域。

早在2012年，研究人员通过将纳米管与布基球配对制成了全碳太阳能电池。在许多其他例子中，澳大利亚的研究人员正在研究一种将碳纳米管与石墨烯配对的太阳能电池。

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图像（裁剪）：通过NREL。