來自德國馬丁路德大學(xué)Halle-Wittenberg分校(MLU)的研究人員開發(fā)了一種由三種不同層次的鐵電晶體組成的晶格排列，可在太陽能電池中產(chǎn)生強大效應(yīng)。
研究人員認(rèn)為，與鐵電晶體晶格結(jié)合后，太陽能電池的功率可以提升一千倍。結(jié)合不同材料的超薄層可以將太陽能電池的光伏效應(yīng)提高1000倍。研究人員通過創(chuàng)造鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鍶(SrTiO3)和鈦酸鈣(CaTiO3)結(jié)晶層實現(xiàn)了這一目標(biāo)，這些材料被交替置于彼此頂部。
目前，大多數(shù)太陽能電池都是硅基電池，但是，它們的效率有限。這推動了研究人員對新材料的研究，例如鐵電材料鈦酸鋇，一種由鋇和鈦組成的混合氧化物。然而，純鈦酸鋇不能吸收很多陽光，因而產(chǎn)生的光電流相對較低。
鐵電性是某些材料的一種特性，它們具有自發(fā)的電極，通過外部電場的作用可以逆轉(zhuǎn)電極。
根據(jù)MLU創(chuàng)新能力中心SiLi-nano的物理學(xué)家Akash Bhatnagar博士的說法，鐵電性意味著材料具有空間上分離的正負(fù)電荷，電荷分離導(dǎo)致一種不對稱的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以令光生電。
MLU研究人員的研究報告發(fā)表在《科學(xué)進展》雜志上。
與硅不同，鐵電晶體不需要所謂的pn結(jié)來產(chǎn)生光伏效應(yīng)，換言之，沒有正負(fù)摻雜層。Bhatnagar博士解釋稱，這使太陽能電池組件生產(chǎn)變得更加容易。
他解釋說，鐵電材料與順電材料的交替使用非常重要。雖然后者沒有分離的電荷，但在某些條件下，如低溫或當(dāng)其化學(xué)結(jié)構(gòu)被輕微改變時，它可以變成鐵電體。
研究小組觀察到，如果鐵電層不僅與一個，而且與兩個不同的準(zhǔn)電層交替，那么光伏效應(yīng)會大大增強。因此，通過用高功率激光汽化晶體并將其重新放置在載體基底上，他們將BaTiO3嵌入到SrTiO3和CaTiO之間，產(chǎn)生了一種500層的材料，厚度約200納米。
在進行光電測量時，新材料被激光照亮。結(jié)果令研究人員感到驚訝，與類似厚度的純BaTiO3相比，盡管作為主要光電成分的BaTiO3的比例減少了近三分之二，但電流強度卻高出了1000多倍。
Bhatnagar博士解釋稱，晶格層之間的相互作用似乎帶來了更高的介電常數(shù)。測量結(jié)果顯示，這種效應(yīng)非常強烈，在六個月的時間里幾乎保持不變。這項仍在進行當(dāng)中的研究就是為了了解究竟是什么導(dǎo)致了這種非凡的光伏效應(yīng)。
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