北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院博士研究生楊雷靜與王勝副研究員作為共同第一作者所撰寫(xiě)的論文Efficient photovoltage multiplication in carbon nanotubes，于2011年11月1日在《自然》子刊《自然•光子學(xué)》(Nature Photonics，2011，5，PP.672-676)上發(fā)表。該論文報(bào)道了碳納米管光電器件研究的重要突破，也是電子學(xué)系彭練矛教授研究組在碳納米管器件研究領(lǐng)域所取得的最新進(jìn)展。

　　在地球資源日益匱乏的今天，太陽(yáng)能作為重要的替代能源具有很多不可超越的優(yōu)勢(shì)?；诩{米尺度新材料的太陽(yáng)能光伏器件研究是當(dāng)前國(guó)際太陽(yáng)能光伏領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。碳納米管是直接帶隙材料，一直被認(rèn)為可能在構(gòu)建下一代太陽(yáng)能電池中發(fā)揮重要影響。并且，半導(dǎo)體的單壁碳管具有獨(dú)特的能帶結(jié)構(gòu)，以及很好的紫外到近紅外的寬譜光吸收特性，可以充分地吸收利用太陽(yáng)光。先前的研究已證明，碳管材料構(gòu)建的光伏器件具有光生載流子倍增效應(yīng)，利用這種效應(yīng)構(gòu)建的太陽(yáng)能電池可能超越理論上預(yù)計(jì)的單個(gè)太陽(yáng)能電池效率極限。但是大多數(shù)典型半導(dǎo)體碳管器件的光電壓一般小于0.2V，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用而言小得難以滿(mǎn)足需要。如何非常高效地級(jí)聯(lián)碳管太陽(yáng)能電池以獲得高的光電壓輸出，就成為碳管光伏器件領(lǐng)域富有挑戰(zhàn)性的工作之一。

　　彭練矛研究組提出采用虛電極對(duì)接觸方法，無(wú)需傳統(tǒng)的摻雜工藝即可有效地使器件的光電壓產(chǎn)生倍增，具體說(shuō)來(lái)，在一根10μm長(zhǎng)的碳管上級(jí)聯(lián)5個(gè)電池單元，就可以獲得大于1V的光電壓。這項(xiàng)工作是在彭練矛研究組一系列前期研究的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。2008年，研究組提出采用非對(duì)稱(chēng)接觸電極的方法實(shí)現(xiàn)無(wú)需摻雜制備碳納米管二極管，研究結(jié)果發(fā)表在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials，2008，20，3258)上。 在此基礎(chǔ)上，采用近乎同樣但經(jīng)過(guò)改進(jìn)的工藝，又于今年實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)真正意義上的碳管紅外發(fā)光二極管(LED)，其研究論文發(fā)表在《納米快訊》(Nano Letters，2011 ，11，23)上。

　　這項(xiàng)研究得到了國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的資助。