近日，我院先进钝化技术实验室在探索碳纳米管于光伏新能源领域的应用研究中取得新进展，相关成果“Scalable fabrication of ultrahigh-conductivity SWCNT films via a redispersion method for photovoltaic/thermoelectric coupling systems”发表在《NanoResearch》（https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907383），硕士研究生袁晓阳为第一作者，杨德华博士和陈剑辉研究员为共同通讯作者。
太阳电池的转换效率备受关注，然而，太阳电池在实际工作环境中面临温度升高导致的转换效率降低问题。光伏/热电（PV/TE）耦合系统将热电材料与太阳电池集成，可同时对太阳能电池进行冷却并回收废热。单壁碳纳米管（SWCNT）薄膜兼具高导电性、导热性和热电性能，是与太阳电池结合构建光伏/热电系统的理想材料。然而，制备出大面积高导电、导热性能的碳纳米管薄膜是一个重要挑战。
本研究提出了一种可扩展的制备方法，通过改进的再分散技术实现大面积高导电性向列相单壁碳纳米管(SWCNT)薄膜的制备。该技术可在聚合物分散的碳纳米管体系中实现均匀干燥和向列相自组装，仅需刮涂法即可制备A4尺寸（21×29.7 cm）薄膜。薄膜电导率达1.97 MS·m⁻¹，比传统聚合物分散体系提升近千倍，热电功率因子达654 μW·m⁻¹·K⁻²，导热率高达529 W·m⁻¹·K⁻¹。集成至330 cm²光伏电池后，太阳能电池输出功率提升220 mW，效率提高0.63%，系统同步产生70 mV热电电压，实现废热发电与主动降温双重效果，展现出在光伏-热电耦合器件中的巨大应用潜力，例如，对于一座100 MW的光伏电站，这种提升可能贡献约3 MW的电力。本工作为未来光伏电站运行规模化散热增效提供了全新的技术路线和材料策略。
以上研究工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金等多项科研项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907383
