美國、德國與西班牙研究人員發現石墨烯(graphene)在吸收單光子後能產生多個熱電子(hot electron)，而且光子的能量越高，石墨烯產生的熱電子越多。由於熱電子可用來產生電流，此多重熱載子的生成使石墨烯非常適合作為高效的寬頻譜光能吸收材料。
石墨烯為單原子厚的平面碳材料，具有許多獨特的物理與光學性質，同時擁有寬廣的光吸收頻譜，其範圍涵蓋可見光至紅外光，是理想的光電應用材料。最近，一國際團研究隊証實石墨烯在吸收單一光子後，能將其轉換成多個熱電子，而熱電子倍增對於以低能量損耗進行光能採集而言十分重要。寬頻的吸收光能力結合熱電子倍增意味著石墨烯能有效地將全頻譜太陽光能轉換成電能。
上述研究團隊包含西班牙光電科學研究所(Institute of Photonics Sciences, ICFO)與Graphenea S.L.、美國麻省理工學院(MIT)以及德國馬克斯普朗克研究所(Max Planck Institute)。他們使用超高時間解析的泵探量測技術(pump-probe technique)進行實驗，在光子吸收數目及光子能量已知的情況下進行石墨烯激發，並以兆赫(terahertz)脈衝測量最後的熱電子分佈。實驗結果顯示在吸收光子數不變的情況下，較高能的光子(如紫外光)比較低能的光子(如紅外光)能產生更多的熱電子。此外，熱電子增加的數量與光子能量呈現線性關係，顯示石墨烯以非常高的效率將光能轉為電能。
根據ICFO的Tielrooij及Koppens表示，過去的研究證明石墨烯能吸收非常大的光譜範圍，而現在此研究則證實石墨烯具有很高的能量轉換效率。因此他們接下來的挑戰便是尋找提取電流的方式以及增強石墨烯的光吸收。如此便可設計出高效率石墨烯太陽能電池元件。詳見Nature Physics (2013) | doi:10.1038/nphys2564。 |