美國(guó)能源部布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們研發(fā)出了一種可吸收光線并將其大面積轉(zhuǎn)化成為電能的新型透明薄膜。這種薄膜以半導(dǎo)體和富勒烯為原料，具有微蜂窩結(jié)構(gòu)。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期的《材料化學(xué)》雜志上，論文稱該技術(shù)可被用于開(kāi)發(fā)透明的太陽(yáng)能電池板，甚至還可以用這種材料制成可以發(fā)電的窗戶。

這種材料由摻雜碳富勒烯的半導(dǎo)體聚合物組成。在嚴(yán)格控制的條件下，該材料可通過(guò)自組裝方式由一個(gè)微米尺度的六邊形結(jié)構(gòu)展開(kāi)為一個(gè)數(shù)毫米大小布滿微蜂窩結(jié)構(gòu)的平面。

負(fù)責(zé)該研究的美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室多功能納米材料中心的物理化學(xué)家米爾恰·卡特萊特說(shuō)，雖然這種蜂窩狀薄膜的制作采用了與傳統(tǒng)高分子材料（如聚苯乙烯）類似的工藝，但以半導(dǎo)體和富勒烯為原料，并使其能夠吸收光線產(chǎn)生電荷這還是第一次。

據(jù)介紹，該材料之所以還能在外觀上保持透明是因?yàn)榫酆衔镦溨慌c六邊形的邊緣緊密相連，而其余部分的結(jié)構(gòu)則較為簡(jiǎn)單，以連接點(diǎn)為中心向外越來(lái)越薄。這種結(jié)構(gòu)具有連接作用，同時(shí)具有較強(qiáng)的吸收光線的能力，也有利于傳導(dǎo)電流，而其他部分相對(duì)較薄也更為透明，主要起透光的作用。

研究人員通過(guò)一種十分獨(dú)特的方式來(lái)編織這種蜂窩狀薄膜：首先在包含聚合物以及富勒烯在內(nèi)的溶液中加入一層極薄的微米尺度的小水滴。這些水滴在接觸到聚合物溶液后就會(huì)自組裝成大型陣列，而當(dāng)溶劑完全蒸發(fā)后，就會(huì)形成一塊大面積的六邊形蜂窩狀平面。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)聚合物的形成與溶劑的蒸發(fā)速度緊密相關(guān)，這相應(yīng)地又會(huì)決定最終材料的電荷傳輸速度。溶劑蒸發(fā)得越慢，聚合物的結(jié)構(gòu)就越緊湊，電荷傳輸速度也就越快。

“這是一種成本低廉而效益顯著的制備方法，很有潛力從實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用到大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)之中。”卡特萊特說(shuō)。

通過(guò)掃描探針式電子顯微鏡和熒光共焦掃描顯微鏡，研究人員證實(shí)了新材料蜂窩結(jié)構(gòu)的均勻性，并對(duì)其不同部位（邊緣、中心、節(jié)點(diǎn)）的光學(xué)性質(zhì)和電荷產(chǎn)生情況進(jìn)行了測(cè)試。

卡特萊特表示：“我們的工作讓人們對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)的光學(xué)特征有了更深的了解。下一步我們計(jì)劃將這種材料應(yīng)用于透明且可卷曲的柔性太陽(yáng)能電池以及其他設(shè)備的制造當(dāng)中，以推動(dòng)這種蜂窩薄膜盡快進(jìn)入實(shí)用階段。”