晶体排列使铁电太阳能电池的功率提高 1,000 倍

德国研究人员开发了三层不同铁电晶体层的晶格排列，从而产生了强大的光伏效应。德国马丁路德大学哈雷-维滕贝格 (MLU) 的研究人员表示，将不同材料的超薄层结合起来可以将太阳能电池的光伏效应提高 1,000 倍。他们的研究结果发表在《科学进展》杂志上，描述了三层不同铁电晶体（在这种情况下是钛酸钡、钛酸锶和钛酸钙）的晶格排列，这种排列产生了强大的太阳能产生效果。铁电意味着材料具有空间分离的正负电荷。电荷分离导致不对称结构，使光能发电。铁电晶体与传统硅电池的不同之处在于它们不需要 pn 结来产生 PV 效应。换言之，无需在电池内创建正掺杂层和负掺杂层。研究人员表示，这种变化可以使太阳能电池板更容易生产。 MLU 研究人员一直在试验钛酸钡以利用这些特性。然而，纯钛酸钡不会吸收太多阳光；因此，它产生的光电流相对较低。研究表明，结合不同材料的超薄层可以显着提高电池的产量。研究人员在电池中添加了一层薄的顺电层。尽管该层没有分离的电荷，但在某些条件下它可以变成铁电体；例如，在低温或化学结构稍有改变时。

MLU 物理学家 Akash Bhatnagar 博士和他的团队发现，当铁电层与不是一个而是两个不同的顺电层交替时，会发生更强的光伏效应。该团队将钛酸钡嵌入钛酸锶和钛酸钙之间。这是通过用高功率激光汽化晶体，将它们重新沉积在载体基板上来实现的。结果是一种由 500 层组成的材料，厚度仅为 200 纳米左右。 MLU 团队用激光照射电池以测试新材料，结果令他们感到惊讶。与类似厚度的纯钛酸钡相比，尽管钛酸钡的比例减少了近三分之二，但电流强度却高达 1,000 倍。 “晶格层之间的相互作用似乎导致了更高的介电常数——换句话说，由于光子的激发，电子能够更容易地流动，”Bhatnagar 说。研究表明，这种影响也是有弹性的，因为它在六个月的测试期内几乎保持不变。正在进行进一步的研究以了解究竟是什么导致了这种光伏效应。此内容受版权保护，不得重复使用。如果您想与我们合作并希望重复使用我们的部分内容，请联系：[email protected]。