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半导体薄膜资料可产生光伏效应
来源:未知 作者:admin 发布时间:2018-10-11 23:01 浏览量:

  半导体薄膜资料可产生光伏效应

  劳伦斯伯克利国家实验室的研讨人员发现一种新的办法,可战胜传统固态太阳能电池带隙电压的约束,使半导体薄膜资料可发作光伏效应。

  该研讨小组研讨运用的是铋铁氧体-运用铋、铁和氧制造的陶瓷。铋铁氧体是多铁氧体,一起显现出铁电和铁磁性质。

  铁电性是指经过电场反转,资料的自发电极化;而铁磁性是指物质表现出永久磁矩的特性。

  研讨人员发现,在纳米空间里,由于其三方晶体的歪曲结构,铋铁氧体能够发作光伏效应。研讨人员可经过电场操作晶体结构,操控其光电特性。

  咱们很快乐在多铁氧体资料的纳米空间找到了曾经没有发现的特性,Jan Seidel说。他是一位物理学家,一起任职于伯克利实验室资料科学部和加州大学伯克利分校物理系。

  咱们现在正把这个概念运用到出产更高功率的动力设备,他弥补说。

  传统的固态太阳能电池有正-负极联接-正极半导体层和负电子层之间的联接。这些层是光伏效应的要害。

  当太阳能电池吸收来自太阳的光子时,光子的能量会发作电子空穴对,这些空穴对在耗竭区分隔,也就是细小的正-负联接区,然后被搜集为电力。

  但是,这个进程需求光子穿透耗竭区的物质。他们的能量也有必要精确地匹配了半导体的电子能带隙能量,也就是半导体价带和传导能带之间的间隔,这儿没有电子状况的存在。

  传统固态光电器材能够发作的最大电压等于其电子能隙,Mr. Seidel先生解说说。 即使是所谓的串联细胞-其中有一些半导体正-负联合的堆积,其能发作的光电电压也是有限的,由于光穿透的深度是有限的。

  研讨小组发现,用白光照耀铋铁氧体能够在1至2纳米宽的微观区域内发作光电电压。这种电压明显高于铋铁氧体的约2.7伏特的电子带隙。

  这种新办法能够在200微米的间隔内发作约16伏特的电压。据证明,电压在原则上是线性可扩展性的,这表明更大的间隔可发作更高的电压。

  新办法还采用了光伏发电畴壁,这些畴壁经过多铁氧体资料的二维薄层作为过渡区,可分隔不同的铁电或铁磁性能。

  在畴壁上,铋铁氧体的极化方向发作改动,然后能够发作静电势。该资料的菱形晶体能够被诱导构成畴壁,能够71度、109度或180度地改动电场极化,然后发作光伏效应。

  该小组还能够运用200伏的电脉冲来改变光伏效应的极性或将其彻底封闭。Seidel先生和他的搭档称,这种可控性的光伏效应从未在传统的光伏体系中呈现,这种新办法为在纳米光学和纳米电子学的新使用铺平了路途。

  该小组的研讨是在Nature Nanotechnology杂志
 

  

   半导体光伏