纽约康奈尔大学的研究人员发现了一种创造单晶薄膜的新方法，这种方法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教授乌利维斯纳多年来一直致力于使用高分子化学制造纳米级自组装结构。他和他的同事们已经根据他的研究开发出一种新方法，创造一种质地提升的薄膜，由高度只有几纳米的微小支柱支撑。

“光是制造出单晶纳米结构的方法，就具有巨大的发展潜力，”维斯纳先生解释说。 “我们将这种能力，与有机高分子材料纳米自组装成晶体材料模板的能力结合在了一起。”

当导电材料是单晶体时， 太阳能电池的效率提高得最多。创造这种薄膜的大多数技术能够产生多晶体材料和晶界，从而减缓电荷的运动速度。

因此，研究人员发明了Graetzel太阳能电池，它采用自组装技术将一种有机染料夹在两个导体之间。通过将导体以复杂的3维模式排布，研究小组能够在电池上创造出更多的表面积，来收集光线并实现更有效的电荷传输。

他们还利用嵌段聚合物，使多孔模板变成一种可以流动和结晶的新材料。要制成嵌段聚合物，需要将两个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，就会形成一个由纳米级规整的几何形状组成图案阵列。

研究人员在一张硅单晶基板上做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加热硅表面，熔化基板的表层。

熔化的硅然后在在单晶硅基板内重新结晶，会发挥晶种的作用，将引发其上的沉积材料结晶，使晶体以晶种为基础延展开去。模板结构被打散，留下约30纳米高的六角支柱阵列。

研究的目的是证明用与基板相同的材料和一种不同的材料形成薄膜。这可能产生单晶薄膜的半导体材料用于制造高效的太阳能电池。

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提供了支持。