研究人员用薄晶体制造更好的太阳能电池

晶体是大自然的宠儿。盐、雪花和石英就是典型的晶体。晶体也是工业界的宠儿。电子产品就是以半导体材料为基础，其中最著名的就是硅。为了使半导体能为我所用，工程师们必须调整以微妙的方式来来调整晶体的晶格。

半导体工程师必须知道移动晶体中的电子所需要的能量，这就是带隙。半导体材料，例如硅、砷化镓和锗等都具有能带结构，这种方式可以帮助确定哪种材料更适合用于特定的电子产品。如今斯坦福大学的一支团队制造了一种带隙可变的半导体晶体，可用于太阳能电池中，且有助于吸收更多的能量。这种材料本身并不是一种新型材料，MoS2是一种岩石水晶，可用作催化剂和润滑剂。但是XiaolinZheng和HariManoharan证明，如果MoS2晶体的构成方式不同，那么其电子特性也会很不一样。

“从机械工程的角度看，MoS2由于其晶体能够延展，因此其非常吸引人。”Zheng介绍说。通过延展这种晶体，斯坦福的研究人员可以移动其中的原子，从而改变移动电子需要的能量。因此这种材料可用于制作能带结构可变的人工晶体。“通过采用这种单晶薄半导体材料我们能得到一系列带宽。”Manoharan说，“这将会为传感器、太阳能以及其他电子产品带来福音。”2012年，MIT核材料科学家提出了一种涉及MoS2半导体材料的理论。

对于半导体材料，研究人员需要通过调整其晶格从而来调整电子的流动和停止。对于硅，则涉及到在晶体中掺杂少量的化学物质。受此激发，MIT的研究人员通过延展其晶格来调整MoS2­，改变其带隙结构。理论研究表明，该材料将会是太阳能收集的理想材料，其吸收范围比其他材料要广很多。

首先他们在硅芯片上进行制造，并不是因为其电子性能而选择的材料，而是由于工程师们知道如何塑造它的细节。然后他们在MoS2上进行了进一步的工作。Alex Contryman采用扫描隧道显微镜来探究这种人造晶体中的原子位置，而且他也测量了这种材料的带隙。该团队相信，这为人造晶体的进一步发展奠定了良好的基础。