2012年1月17日，由科技部基础研究管理中心组织实施的2011年度中国科学十大进展评选在京揭晓。由北京大学信息科学技术学院电子学系、纳米器件物理与化学教育部重点实验室彭练矛教授带领的研究团队完成的研究成果“实现碳纳米管的高效光伏倍增效应”榜上有名。这也是今年北京大学唯一入选成果。
图为彭练矛教授接受颁奖现场
2011年11月1日，《自然》子刊《自然•光子学》（Nature Photonics, 2011, 5(11), PP.672-676）刊发了彭练矛课题组的该项成果。论文报道了碳纳米管光电器件研究的重要突破，将进一步推动碳纳米管在光伏技术方面应用。
其他9项入选研究成果为：天宫一号与神舟八号成功实现交会对接；利用强激光成功模拟太阳耀斑的环顶X射线源和重联喷流；将小鼠成纤维细胞成功转化为功能性肝细胞样细胞；显微光学切片层析成像获取小鼠全脑高分辨率图谱；设计出兼具低场高灵敏和高场大磁电阻的硅基磁电阻器件；揭示梯度纳米晶铜本征塑性变形机制；揭示Tet双加氧酶在哺乳动物表观遗传调控中的重要作用；利用化学气相沉积法制备出石墨烯三维网络结构材料；阐明冰期－间冰期印度夏季风变迁的动力学机制。
相关链接：科技部基础研究管理中心对“实现碳纳米管的高效光伏倍增效应”的介绍
碳纳米管材料不但是理想的纳电子材料，而且还是直接带隙材料，有望对于下一代光伏技术产生重要的影响。半导体性的单壁碳纳米管（SWCNT）具有不同寻常的原子和电子结构，这个结构导致了碳纳米管不同寻常的光电特性。如其高效的载流子倍增效应已被预测并被观测到，接近100%吸收的SWCNT薄膜也已见报道。其它一些特性如其高迁移率以及可与电子和空穴进行有效欧姆接触等，对于光伏应用都非常重要。然而，由半导体型SWCNT产生的光伏电压一般低于0.2V，这对于许多实际光伏应用来说显得不够。北京大学电子学系纳米器件物理与化学教育部重点实验室彭练矛研究小组的研究表明，通过在碳纳米管上引入虚电极，可高效地实现光伏电压的倍增。利用该方法，研究人员在一根10微米的碳纳米管上引入4个虚电极即在原来只可产生0.2V光电压的碳纳米管上产生了超过1.0V的光电压。相关研究论文发表在2011年11月《自然•光子学》Nature Photonics上。
（左）基于单根碳纳米管的光电二极管示意图（在器件两端电极之间引进一个虚电极即可实现器件光电压的倍增）；（右）一般结构的碳纳米管光电池示意图（通过引入虚电极可以倍增电池的光电压） 
