本文刊载于《科学观察》2009年第4卷第4期P60-P61。如果您喜欢，欢迎订购我刊。
论文5与论文8的研究内容分别是硅和二氧化钛纳米材料在太阳能电池领域中的应用，研究结果表明，二者均能有效提高太阳能电池的性能。
微型太阳能电池可为微电子系统提供动力，但至目前，此类电池效率较低、稳定性较差。然而，论文5介绍的同轴纳米线克服了这些缺点。论文5的研究工作由美国哈佛大学的CharlesLieber教授所领导的科研小组完成。研究人员把n型硅包裹在p型硅纳米线外面，形成同轴硅纳米线半导体，然后二者之间的硅层受光激发产生电子与空穴，并在电场的作用下分别移向n型壳与p型核。
同轴纳米线的制备分三个阶段，首先通过气-液-固方法生长内核，直径可达300nm，然后利用化学气相沉积法为纳米线涂上一层纯硅，最后覆盖磷掺杂的硅外层。p型核与n型壳都由金属引出，以便测试电池性能。研究人员以并联与串联的方式连接纳米线，演示了纳米线电池的性能，效率只有2％~3%，不过Lieber教授指出该装置还有很大的改善空间。
论文8的研究成果非常有利于Grätzel型太阳能电池的发展。此类电池中，染料分子吸收光子，然后向金属氧化物释放电子，向电解液释放空穴。如果电子与空穴能够成功地移到相反的电极，就会产生电流。但如果移动之前，电子与空穴湮灭，则没有电流产生。因此，为了提高效率，电极端的电荷收集速度要远远快于电解液中的湮灭速度。论文8的研究结果表明二氧化钛纳米管能大大加快电荷的收集速度，提高电池效率。
论文8由美国国家可再生能源实验室的ArthurFrank教授领导的研究小组完成，他们研究了含有二氧化钛纳米管的染料太阳能电池的微观结构与电子行为。纳米管由钛箔电镀产生，排列紧密，长度大概几个微米，壁厚大约10nm，孔径约30 nm。(www.xing528.com)
纳米管生长方向相同，并且都垂直钛箔。与众多Grätzel型太阳能电池所使用的一样，纳米管吸收的染料也是钌复合物。电池电解液为1-己基-2,3-二甲基碘化咪唑的甲氧基丙腈溶液。新电池的传输次数与早期的随机堆积纳米晶体膜电池相仿，但电子与空穴的湮灭速度却低10倍，因此新电池产生的电流更多。同时，与传统的纳米晶体膜电池相比，由于纳米管阵列更强的光散射，钌复合物提高了对光的吸收。
最近Frank发表了关于消除纳米管无序排列方法的论文(K.Zhu等，Nano Lett.,7[12]:3739-46, 2007)，以及在n型材料例如n-TiO2纳米管中生长p型半导体方法的论文(Q.Wang等，Nano Lett.,9[2]:806-13, 2009)。当前，他正在研究有序介孔膜中的电子动力学，目的是提高染料敏化太阳能电池的效率与稳定性。
Frank指出：“以有序多孔电极结构与敏化现象为基础，发展商用高效、低成本的太阳能电池是切实可行的。我相信，随着科学研究的不断进展，太阳能电池的效率能够提高至15%，甚至可以借助第三代量子限制概念，突破32％的理论限制。”
翻译：朱海峰 审校：马建华
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