全碳纳米管太阳能电池器件模拟光合作用
介观与纳米尺度物理
2022-12-07 v1
摘要
光伏有两个主要过程：光吸收与功率转换。在光合作用中，两个等效过程为光吸收与化学转换。后者中两过程由不同蛋白质完成，而在传统光伏二极管中，由于光路与输运路径相同，两过程相互交织，导致效率低下。在此，我们将光吸收的位置与方向同发电的位置与方向分离，表明半导体单壁碳纳米管（s-SWCNTs）在串联几何结构中提供了一种模拟光合作用的人工系统。利用不同手性的 s-SWCNT，我们在双栅 p-n 二极管中实现了一个能量漏斗。这使得能够捕获太阳光谱多个区域的光子，并将光生激子漏斗式输运到带隙最小的 s-SWCNT 层，在此处它们成为自由载流子。结果，我们证明了通过添加更多不同带隙的 s-SWCNT 层，可在暗漏电流无相应有害增加的情况下，提升光电流的大小与光谱响应。
引用
@article{arxiv.2210.07986,
title = {All-carbon nanotube solar cell devices mimic photosynthesis},
author = {Gideon Oyibo and Thomas Barrett and Sharadh Jois and Jeffrey Blackburn and Ji Ung Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.07986},
year = {2022}
}