威斯康星麦迪逊大学研究人员正在探索由碳纳米管制备高效而不昂贵的太阳能电池的方法，碳纳米管是由碳原子无隙结合构成的纳米级直径的圆柱筒状物体。有很多研究人员在探索碳纳米管的机械以及电子工业的应用，但材料科学与工程学助教迈克尔阿诺德第一个将其用在太阳能上。
“我们在研究可以用于制造可扩展、不昂贵、稳定和有效的光电电池的新材料和新技术，”阿诺德说，“碳纳米管半导体的电学和光学特性非常适合光电应用，是很合适的突破点。”
碳材料储量巨大，价格低廉，碳纳米管导电性好，对光吸收率高，特别适合制作太阳能电池。目前大多数太阳能电池是硅材料的，光电转换率在百分之10到30。这个比率还不错，但是硅电池太贵了。
“硅电池的价格是个障碍，20年使用期内每千瓦时的成本是煤炭的5倍，对大众缺乏吸引力，”阿诺德说。他希望在相近的转换效率下使碳纳米管的比硅材料的电池更便宜。
阿诺德说太阳能非常有价值，因为地球上平均每平米接收大概1000瓦太阳辐射能。只有20%转换率的电池每平米一个晴天也能获取大概200瓦功率，所以一个有40平米电池板的家庭就能够大大减少外部能源的消耗。对国家级电网来说，阿诺德看好在沙漠建太阳能电站。
“太阳能发电技术很有价值”阿诺德说，“只是它现在太贵了。”
阿诺德和学生们把半导体性质的碳纳米管与金属性质的碳纳米管分离开，并且挑选直径合适的出来，直径影响到管材吸收阳光的能带或者说是波长，吸收特定波长阳光的电池效率会更高。
在挑选出合适的碳管后，研究小组用一种半导体聚合物包覆碳纳米管，使其可在载质中分散，并将包含碳管分散物的载质喷涂到铟锡氧化物掩膜的透明玻璃薄片基座上。研究人员之后再把电子受体半导体（注：正极）和负极沉积到最上面，就做成了完整的电池。
受美国国家科学基金资助的阿诺德在电池研发中还需要解决一系列基础科学和深入研发的问题。他在研究碳纳米管在光作用下产生电势的原理、不同的电子受体半导体对转换效率的影响以及电荷分离的速度。
“最关键问题在于，我们能不能找到合适的的形态工艺，以及深入掌握碳纳米管中电荷产生和分离的原理？”他说。联系客服
