太阳能电池和光合系统都采用光吸收和能量转换的两步过程。在光合作用中，它们是由不同的蛋白质完成的。然而，传统太阳能电池使用相同的半导体进行光吸收和电子空穴分离，导致效率低下。

近日，纽约州立大学Ji Ung Lee展示了一种全半导体单壁碳纳米管(s-SWCNTs)设备提供的一个模拟串联几何形式模拟光合作用的人工系统。

文章要点

1）研究人员使用不同的手性s-SWCNT将光吸收的位置和方向与发电的位置和方向分开。使用不同的带隙s-SWCNT，在双栅极p-n二极管中实现了能量漏斗。

2）该器件从太阳光谱的多个区域捕获光子，并将光生激子汇集到最小带隙的s-SWCNT层，在那里它们成为自由载流子。此外，通过添加更多不同带隙的s-SWCNT层证明了光响应的增加，而没有相应的暗漏电流的有害增加。

研究结果代表了向新兴的采用多带隙半导体的串联太阳能电池技术的详细平衡极限迈出的第一步。

参考文献

Gideon Oyibo, et al, All-Carbon Nanotube Solar Cell Devices Mimic Photosynthesis, Nano Lett., 2022

DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03544

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c03544