Velkým příslibem do budoucna je i použití uhlíkových nanotrubic ve formě vodivých průhledných elektrod místo jiných doposud využívaných materiálů, například ITO. To proto, že se vyznačují velmi vysokou elektrickou vodivostí i průhledností pro široký rozsah vlnových délek světla (barev). Navíc taková elektroda je velmi pružná a hodí se tak nejen pro solární články, ale i pro další optoelektronické prvky (např. displeje).

Doposud využívané tenké oxidy různých kovů (např. ZnO, SiO2, ITO či TiO2), totiž vždy mají nějaké výrazné slabiny, ať již je to nedostatečná elektrická vodivost (TiO2, SiO2), velký útlum světla (některá provedení TiO2), výrazně selektivní spektrální charakteristika, která propouští jen některé vlnové délky (některá provedení TiO2, ITO), nebo velmi vysoká cena materiálu (Indium v ITO).

Jde totiž o to, že u každého solárního panelu musí světlo do nitra struktury projít přes alespoň jednu průhlednou elektrodu, která musí zároveň plnit dvě velmi odlišné funkce, tedy mít velmi vysokou elektrickou vodivost a zároveň být průhledná, což splňuje jen málo materiálů. Asi doposud nejvíce využívaným materiálem byl oxid india ve formě slabé napařené vrstvy (ITO). Ten sice oplývá slušnou vodivostí, ale je velmi drahý a zároveň je méně průhledný než by bylo pro solární články vhodné. Hlavně propouští jen světlo určitých vlnových délek, což dost snižuje účinnost ještě předtím, než dojde k samotné přeměně na elektrickou energii. Navíc lze jeho průhlednost jen velmi špatně a málo ovlivňovat, je málo mechanicky odolný a drahý.

Při použití tenké vrstvy uhlíkových nanotrubic, přesněji řečeno opticky průhledné jednovrstvé sítě uhlíkových nanotrubek (SWNT), však lze získat obojí. Jak vysokou vodivost, tak vysokou průhlednost, plus mnoho dalších vlastností navíc (ohebnost, mechanická odolnost). Přitom lze při výrobě snadno ovlivňovat optické vlastnosti, což umožňuje „naladit“ rozsah vlnových délek (barvy), které má vrstva propouštět. Také je možné propouštět i jiné složky záření, než je viditelné světlo, což je umožňuje nasadit i pro převodníky tepla (infračerveného záření) na elektrickou energii nebo prostě jen účinnější solární články, protože ITO infračervené světlo nepropouští.

Ukázka průhlednosti nanotrubičkové transparentní elektrody

I když je to stále vzdálená budoucnost a je nutné dořešit plno problémů před tím než vznikne první solární článek z uhlíkových nanotrubiček, již dnes mají vědci jasno, že to pravděpodobně bude možné. Mám teď zde na mysli přímo použití uhlíkových nanotrubiček jako hlavní zdroje elektrické energie ze světla, tedy přesněji jako ten aktivní prvek - fotodioda, která převádí světlo na elektrickou energii.

Vědci totiž již zjistili a vyzkoušeli, že ozářená uhlíková nanotrubička se chová jako polovodič s laditelnou velikostí zakázaného pásma 1,0 až 1,3 eV, tedy že pro uvolnění elektronu je nutné dodat právě energii 1 až 1,3 eV. Tu může poskytnout dopadající světlo ve formě fotonů, protože trubičky zároveň dokáží i velmi dobře absorbovat světlo (absorpční koeficient je větší než 105 cm-1). To ve výsledku znamená, že uhlíková nanotrubička představuje velmi kvalitní „materiál“ pro stavbu solárních článků.

A nejen to. Dá se dokonce říct, že jde o vynikající materiál, protože za určitých podmínek byla zjištěna možnost generovat jedním fotonem více elektronů. Těmi podmínkami je použití nanotrubiček s tloušťkou stěny jen jeden atom při průměru trubice 1,5 až 3,6 nm a délce 3 – 4 mikrometry. Tento jev představuje velkou výhodu proti běžnému polovodičovému p-n přechodu, kde jeden foton absorbovaného světla vygeneruje jen jeden elektron, resp. jeden pár elektron – díra. Nanotrubička se tedy chová jako polovodičový p-n přechod, který však generuje více elektronů při stejném množství dopadající energie. Je tedy výrazně účinnější.

Zjednodušená struktura nanotrunbičkové fotodiody