北京大學信息科學技術(shù)學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》(Nature Photonics，2011，5，PP.672-676)上發(fā)表。該論文報道了碳納米管光電器件研究的重要突破，也是電子學系彭練矛教授研究組在碳納米管器件研究領(lǐng)域所取得的最新進展。

　　在地球資源日益匱乏的今天，太陽能作為重要的替代能源具有很多不可超越的優(yōu)勢?；诩{米尺度新材料的太陽能光伏器件研究是當前國際太陽能光伏領(lǐng)域研究的熱點。碳納米管是直接帶隙材料，一直被認為可能在構(gòu)建下一代太陽能電池中發(fā)揮重要影響。并且，半導體的單壁碳管具有獨特的能帶結(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，利用這種效應構(gòu)建的太陽能電池可能超越理論上預計的單個太陽能電池效率極限。但是大多數(shù)典型半導體碳管器件的光電壓一般小于0.2V，對于實際應用而言小得難以滿足需要。如何非常高效地級聯(lián)碳管太陽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接觸方法，無需傳統(tǒng)的摻雜工藝即可有效地使器件的光電壓產(chǎn)生倍增，具體說來，在一根10μm長的碳管上級聯(lián)5個電池單元，就可以獲得大于1V的光電壓。這項工作是在彭練矛研究組一系列前期研究的基礎上實現(xiàn)的。2008年，研究組提出采用非對稱接觸電極的方法實現(xiàn)無需摻雜制備碳納米管二極管，研究結(jié)果發(fā)表在《先進材料》(Advanced Materials，2008，20，3258)上。 在此基礎上，采用近乎同樣但經(jīng)過改進的工藝，又于今年實現(xiàn)了第一個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。

　　這項研究得到了國家重大科學研究計劃和國家自然科學基金委員會的資助。