光伏电池效率概况

随着社会的进步，科技的发展，人们对能源的需求越来越大，而现有的能源有限，需要人们不断发展新能源，而太阳能就是一个不错的选择，人们开始大力发展太阳能能发电。莱斯大学的科学家正在设计单壁碳纳米管阵列薄膜，以吸收中红外辐射(热量)，从而极大地提高太阳能电池的效率。根据研究，碳纳米管可能在未来用于制造太阳能电池，它可以提高光伏电池效率。

莱斯大学布朗工程学院的Gururaj Naik和Junichiro Kono在ACS Photonics杂志上介绍了他们的技术。他们的发明是一种双曲线热发射器，可以吸收本该流散到大气中的强烈热量，将其挤压至窄带隙并发射出可以变成电的光。这一发现依赖于2016年Kono团队的另一项发现，当时他们发现了一种简单的方法来制造紧密堆积、高度对齐的晶圆级纳米管薄膜。

红外辐射是太阳光的一个组成部分，它为地球提供热量，但它只是电磁波谱的一小部分。纳米管薄膜提供了隔离并利用中红外光子的机会，否则中红外光子会被浪费掉。

纳米管薄膜是吸收废热并将其转变为窄带光子，因为纳米管中的电子只能在一个方向上运动，所以排列的薄膜在该方向上是导电的，而在垂直方向上是绝缘的，Gururaj Naik称之为“双曲线色散”。

热光子可以从任何方向撞击薄膜，但只能通过一个方向离开。它不是从热能直接转向电力，而是从热能转化为光能再转化为电能。Naik表示，似乎两个阶段比三个阶段更有效，但在这里，情况并非如此。

Naik还补充说，普通太阳能电池可以将效率提高到22%左右。通过将所有浪费的热能压缩到一个小的光谱区域，进而可以非常有效地将其转化为电能，这样，理论预测，可以将光伏电池效率提高80%。

纳米管薄膜适合完成这个任务，因为它们可以承受高达1700摄氏度(3092华氏度)的高温。Naik团队建造出能够在高达700 摄氏度(1292 F)的温度下运行并确认其窄带隙输出的概念纳米管薄膜产品。为了制造它们，该团队将亚微米级腔体化为芯片级的薄膜。

碳纳米管可以通过提高转化效率来改变光伏项目的整体收益，从而可以产生更多的电力。目前，单晶电池和PERC电池的效率通常分别为20.3%和22.2%，而多晶电池的效率约为18.9%。如果某一天人们能高效利用太阳能，相信能解决很大的能源问题，毕竟太阳能是符合可持续发展战略的，能保证人类的永续发展，需要我们科研人员更加努力。