一、簡介：

碳納米管是由碳原子無隙結(jié)合構(gòu)成的納米級直徑的圓柱狀物體。

而碳納米管太陽能電池（Carbonnanotubesolarcells）是由美國康奈爾大學(xué)的研究者于2009年發(fā)明，依靠單根碳納米管制作出來的。這里的碳納米管實(shí)際上就是一層卷成筒的石墨，其大小相當(dāng)于一個DNA分子。

二、工作原理：

碳納米管由導(dǎo)線連接在兩個電觸點(diǎn)之間，一個觸點(diǎn)為負(fù)極，另一個為正極。電子在納米管里移動時，受到激勵并釋放出過剩的能量，這樣又會導(dǎo)致更多的電子流過納米管。納米管受到的光照越多，產(chǎn)生的電能也越多。這一點(diǎn)和現(xiàn)在的硅太陽能電池大相徑庭—-在硅電池中，剩余能量會以熱能的形式損失掉，而不是產(chǎn)生更多的電能。

三、優(yōu)點(diǎn)：

碳材料儲量巨大、價格低廉——目前普遍用的硅材料成本太高，在20年的使用期內(nèi)其每千瓦時的成本是煤炭的5倍，而在相近的轉(zhuǎn)換效率下，碳納米管或許能比硅材料的電池更便宜；

碳納米管導(dǎo)電性好，對光吸收率高——與其他太陽能電池的前輩相比，能吸收波長范圍更加廣泛的陽光，甚至能夠吸收近紅外波長的陽光，這是目前很多先進(jìn)的薄膜太陽能電池都無法實(shí)現(xiàn)的。

四、難題：

效率進(jìn)展慢，發(fā)展十年，其轉(zhuǎn)換效率才從1%提升到3%，而轉(zhuǎn)換效率在10%以下的太陽能電池基本上是沒有多少商業(yè)發(fā)展效益的。其中最關(guān)鍵的問題是，找到合適的形態(tài)制程、以及深入掌握碳納米管中電荷產(chǎn)生和分離的原理。

五、發(fā)展過程：

2009年——美國康奈爾大學(xué)研究人員利用碳納米管代替?zhèn)鹘y(tǒng)硅管，制造出高效太陽能電池，但僅限于實(shí)驗(yàn)室，未實(shí)現(xiàn)商業(yè)生產(chǎn)。

2011年——美國西北大學(xué)研究人員利用碳納米管組成透明導(dǎo)體，形成新的太陽能電池材料，并進(jìn)一步確定了效率最高的碳納米管的類型：金屬型碳納米管和半導(dǎo)體型碳納米管，前者的效率為后者的50倍。

2014年——美國西北大學(xué)材料工程學(xué)教授馬克?漢森突破碳納米管太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率近十年來無法提升的困局，將其轉(zhuǎn)化效率從1%提高到3%以上，首次被美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證。其目標(biāo)是制造出一種能夠一次性完美匹配多個波長陽光的太陽能電池。