铜纳米线可能成为新太阳能电池的基础

材料科学助理教授，纳米材料研究专家Banerjee，研究生助理吴飞和博士后研究员YoonMyung博士也向制造太阳能电池迈出了一步，并且更具成本效益。

Banerjee和他的团队使用铜箔，一种类似于家用铝箔的简单材料。当大多数金属被加热时，它们形成厚金属氧化物薄膜。然而，一些金属，例如铜，铁和锌，生长称为纳米线的草状结构，纳米线是长几百纳米宽，几微米高的长圆柱形结构。他们着手确定纳米线的生长方式。

“其他研究人员从上往下看这些电线，”Banerjee说。“我们想做一些与众不同的事情，所以我们打破了我们的样本并从侧视图中查看它，看看我们是否获得了不同的信息，而且我们做到了。”

研究结果最近发表在CrystEngComm上。华盛顿大学国际先进可再生能源与可持续发展中心(I-CARES)和麦克唐纳学院全球能源与环境伙伴关系(MAGEEP)为该研究提供了资金。

该团队使用拉曼光谱技术，该技术利用来自激光束的光与分子振动或其他运动相互作用。他们发现了一种由两种不同的氧化铜(CuO和Cu2O)组成的底层厚膜，这些氧化铜具有狭窄的垂直柱状晶粒。在这些柱子之间，他们发现晶粒边界起到动脉的作用，当施加热量时，来自下层的铜被推过，形成纳米线。

“我们现在正在使用这种离子传输机制，打开和关闭它，看看我们是否可以获得一些不同形式的电线，”负责新兴和应用纳米材料实验室(LEAN)的Banerjee说。

Banerjee说，像太阳能电池一样，纳米线是单晶结构，或者是一块没有晶界的连续材料。

“如果我们能够研究这些并研究一些基本的光学和电子特性，我们就有可能生产太阳能电池，”他说。“就光学性质而言，氧化铜可以很好地成为太阳能收集材料。”

该发现也可能使其他想要在科学研究中使用单晶氧化物的工程师受益。Banerjee表示，制造用于研究的单晶Cu2O非常昂贵，一块晶体的成本高达约1,500美元。

“但如果你能够使用这种长线而不是小晶体的形状，你可以真正用它来研究基本的科学现象，”Banerjee说。

Banerjee的团队也正在寻找纳米线的其他用途，包括作为两种材料之间的半导体，作为光催化剂，光伏或用于分解水的电极。

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