单晶薄膜新方法可制造高效太阳能电池

本文摘要：纽约康奈尔大学的研究人员找到了一种建构单晶薄膜的新方法，这种方法有可能生产出更高效的光伏电池和蓄电池。 材料科学与工程学院系由教授乌利维斯纳多年来仍然致力于用于高分子化学生产纳米级自装配结构。 他和他的同事们早已根据他的研究研发出有一种新方法，建构一种质地提高的薄膜，由高度只有几纳米的微小支柱承托。 光是生产出有单晶纳米结构的方法，就具备极大的发展潜力，维斯纳先生说明说道。 我们将这种能力，与有机高分子材料纳米自装配成晶体材料模板的能力融合在了一起。

纽约康奈尔大学的研究人员找到了一种建构单晶薄膜的新方法，这种方法有可能生产出更高效的光伏电池和蓄电池。　　材料科学与工程学院系由教授乌利维斯纳多年来仍然致力于用于高分子化学生产纳米级自装配结构。

他和他的同事们早已根据他的研究研发出有一种新方法，建构一种质地提高的薄膜，由高度只有几纳米的微小支柱承托。　　光是生产出有单晶纳米结构的方法，就具备极大的发展潜力，维斯纳先生说明说道。

我们将这种能力，与有机高分子材料纳米自装配成晶体材料模板的能力融合在了一起。　　当导电材料是单晶体时，太阳能电池的效率提升得最多。建构这种薄膜的大多数技术需要产生多晶体材料和晶界，从而减慢电荷的运动速度。　　因此，研究人员发明者了Graetzel太阳能电池，它使用自装配技术将一种有机染料垫在两个导体之间。

通过将导体以简单的3维模式化学键，研究小组需要在电池上建构出有更加多的表面积，来搜集光线并构建更加有效地的电荷传输。　　他们还利用嵌段聚合物，使多孔模板变为一种可以流动和结晶的新材料。

要做成嵌段聚合物，必须将两个有所不同的分子两端连在一起，当它们链接在一起并与金属氧化物混合后，就不会构成一个由纳米级规整的几何形状构成图案阵列。　　研究人员在一张硅单晶基板上做到了一个有六角形小孔的模板，使薄层的非晶硅或镍矽化物在模板上沉积下来。

然后，他们用很短的激光脉冲冷却硅表面，熔融基板的表层。　　熔融的硅然后在在单晶硅基板内新的结晶，不会充分发挥晶种的起到，将引起其上的沉积材料结晶，使晶体以晶种为基础延伸出去。模板结构被覆没，留给大约30纳米低的六角支柱阵列。　　研究的目的是证明用与基板完全相同的材料和一种有所不同的材料构成薄膜。

这有可能产生单晶薄膜的半导体材料用作生产高效的太阳能电池。　　美国国家科学基金会、美国国土安全部和由美国能源部资助的康奈尔大学能源材料中心对这个研究项目获取了反对。

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