纳米管半导体非常适合光伏系统

该研究以鲁道夫·马库斯的诺贝尔奖获奖作品为基础，他开发了物理化学的基本原理，解释了电子从一种化学物质转移到另一种化学物质的速率。然而，Marcus配方很少用于研究新型有机半导体的光诱导电子转移，例如可用于有机PV器件的单壁碳纳米管(SWCNT)。

在有机PV器件中，在光子被吸收之后，电荷(电子和空穴)通常需要在界面上分离，使得它们可以长寿命以被收集为电流。产生这些分离电荷的电子转移事件伴随着潜在的能量损失，因为所涉及的分子必须在结构上重组它们的键。这种损失称为重组能，但NREL研究人员发现，当SWCNT半导体与富勒烯分子配对时，几乎没有能量损失。

“我们在研究中发现的是这个特殊的系统-富勒烯纳米管-具有极低的重组能量，纳米管本身可能具有非常非常低的重组能量，”NREL的资深科学家杰弗里布莱克本说。“调谐单壁碳纳米管异质结中激子解离的驱动力”一文的作者。

该论文发表在新一期的“自然化学”杂志上。其他合着者包括来自NREL的RachelleIhly，KevinMistry，AndrewFerguson，ObadiahReid和GarryRumbles，以及来自科罗拉多州立大学的OlgaBoltalina，TylerClikeman，BryonLarson和StevenStrauss。

有机PV装置涉及供体和受体之间的界面。在这种情况下，SWCNT作为供体，因为它向受体(这里是富勒烯)提供了电子。NREL研究人员与科罗拉多州立大学的同事战略性地合作，利用每个机构的专业知识，生产具有明确定义和高度可调节能量水平的供体和受体：NREL的半导体SWCNT供体和CSU的富勒烯受体。这种伙伴关系使NREL的科学家们能够确定电子转移事件并没有带来与重组相关的大量能量损失，这意味着可以更有效地收获太阳能。因此，SWCNT半导体可能有利于光伏应用。

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