紐約康奈爾大學的研究人員發現了一種創造單晶薄膜的新方法，這種方法可能生產(chan) 出更高效的光伏電池和蓄電池。

材料科學與(yu) 工程學院係教授烏(wu) 利維斯納多年來一直致力於(yu) 使用高分子化學製造納米級自組裝結構。他和他的同事們(men) 已經根據他的研究開發出一種新方法，創造一種質地提升的薄膜，由高度隻有幾納米的微小支柱支撐。

“光是製造出單晶納米結構的方法，就具有巨大的發展潛力，”維斯納先生解釋說。 “我們(men) 將這種能力，與(yu) 有機高分子材料納米自組裝成晶體(ti) 材料模板的能力結合在了一起。”

當導電材料是單晶體(ti) 時， 太陽能電池的效率提高得最多。創造這種薄膜的大多數技術能夠產(chan) 生多晶體(ti) 材料和晶界，從(cong) 而減緩電荷的運動速度。

因此，研究人員發明了Graetzel太陽能電池，它采用自組裝技術將一種有機染料夾在兩(liang) 個(ge) 導體(ti) 之間。通過將導體(ti) 以複雜的3維模式排布，研究小組能夠在電池上創造出更多的表麵積，來收集光線並實現更有效的電荷傳(chuan) 輸。

他們(men) 還利用嵌段聚合物，使多孔模板變成一種可以流動和結晶的新材料。要製成嵌段聚合物，需要將兩(liang) 個(ge) 不同的分子兩(liang) 端連在一起，當它們(men) 鏈接在一起並與(yu) 金屬氧化物混合後，就會(hui) 形成一個(ge) 由納米級規整的幾何形狀組成圖案陣列。

研究人員在一張矽單晶基板上做了一個(ge) 有六角形小孔的模板，使薄層的非晶矽或鎳矽化物在模板上沉積下來。然後，他們(men) 用很短的激光脈衝(chong) 加熱矽表麵，熔化基板的表層。

熔化的矽然後在在單晶矽基板內(nei) 重新結晶，會(hui) 發揮晶種的作用，將引發其上的沉積材料結晶，使晶體(ti) 以晶種為(wei) 基礎延展開去。模板結構被打散，留下約30納米高的六角支柱陣列。

研究的目的是證明用與(yu) 基板相同的材料和一種不同的材料形成薄膜。這可能產(chan) 生單晶薄膜的半導體(ti) 材料用於(yu) 製造高效的太陽能電池。

美國國家科學基金會(hui) 、美國國土安全部和由美國能源部資助的康奈爾大學能源材料中心對這個(ge) 研究項目提供了支持。