Новый способ получения солнечной энергии с помощью твёрдого фотогальваника

Исследователи с Лаборатория Беркли нашли новый механизм, который при фотоэлектрических эффектах может иметь место в полупроводниковых тонких пленках. Этот новый маршрут с созданием энергии преодолевает ограничения напряжения незаконной зоны. Работа с феррита висмута, керамика из висмута, железа и кислорода, которые мультиферроика - другими словами она сходу указывает как сегнетоэлектрических и Исследователи с Лаборатория Беркли нашли новый механизм, который при фотоэлектрических эффектах может иметь место в полупроводниковых тонких пленках. Этот новый маршрут с созданием энергии преодолевает ограничения напряжения незаконной зоны. Работа с феррита висмута, керамика из висмута, железа и кислорода, которые мультиферроика - другими словами она сходу указывает как сегнетоэлектрических и ферромагнитные свойства - ученые отыскали, что ФВЭ могут спонтанно появляться в наномасштабе в конечном итоге глиняной в ромбоэдрически искаженной кристаллической структурой. Не считая того, они показали, что применение электрического поля позволяет манипулировать этой кристаллической структуры и таким образом, контролировать фотоэлектрических характеристик. "Мы взволнованы, чтобы найти функции, которые не наблюдались ранее в наномасштабе в мультиферроика материала", произнес Ян Зайдель, физик, проводит совместные встречи с Материалы Лаборатории Беркли наук дивизии и Калифорнийского института в Беркли, физический факультет. "Мы сейчас работаем над переводом этого понятия к более высокой эффективности энергии исследований, связанных устройств". Зайделя является одним из ведущих создателей статьи в журнале Нанотехнологии природы , описывающая эту работу под заглавием "Выше незаконной зоны напряжения из сегнетоэлектрических фотоэлектрических устройств". Соавторство работе с Зейделя были Потомок Yeul Янг, Стивен Бернс, Padraic Шафер, Чан-Хо Янг, Марта Россель, Pu Ю Ин Хао-Чу, Джеймс Скотт, Joel Агер, Lane Мартин и Ramamoorthy Ramesh. В базе обыденных твердотельных солнечных батарей является р-перехода, взаимодействие меж слоя полупроводника с обилием положительно заряженных "дырок", а слой с обилием плохо заряженных электронов. Когда фотоны от Солнца поглощаются, их энергия делает пары электрон-дырка, которые могут быть разбиты в границах "зоны разрушения", микроскопической области на р узел измерения всего несколько микрометров в поперечнике, то собрал, как электричество. Для воплощения этого процесса происходит, но, фотоны должны проникнуть в материал к истощению зоны, и их энергия должна точно соответствовать энергии электронного полупроводника незаконной зоны - разрыв меж валентной зоной и полосы проводимости энергии, где нет электронных состояний может существует. "Наибольшее напряжение обыденных твердотельных фотоэлектрических устройств может создавать равна энергии их электронной незаконной зоны", Зейделя говорит. "Даже на так называемый тандем-клетки, в конечном итоге которого несколько переходов р полупроводниковых штабелировании фотонапряжения по-прежнему ограничен из-за конечной глубины проникания света в материал". Работа через Helios Беркли солнечной энергии Лаборатории научно-исследовательский центр, Зейделя и его коллеги отыскали, что, применяя белый свет феррита висмута, материал, который является сходу сегнетоэлектрических и антиферромагнитных, они могут генерировать фотонапряжения в субмикроскопической области от 1-го до 2-ух нанометров. Эти фотонапряжения были значительно выше по сравнению с электронными незаконной зоны феррита висмута в. "Незаконной зоны энергия феррита висмута, что эквивалентно 2,7 вольт. Из наших измерений мы знаем, что с нашими механизма можно получить около 16 вольт на расстояние в 200 микрон. Не считая того, это напряжение в принципе линейной масштабируемости, а это означает, что более огромные расстояния должна привести к повышению напряжения ". За этим новым механизмом генерации фотоэдс доменных стенок - двумерные листы, которые проходят через мультиферроика и выступать в качестве переходной зоне, разделяющей области различных ферромагнитных и сегнетоэлектрических характеристик. В своем исследовании, Зейделя и его коллеги отыскали, что эти доменные стенки могут служить тот же электронно-дырочной целью разделения зон, как истощение только тривиальные плюсы. "Еще меньших масштабах этих доменных стенок позволяет очень многие из их для штабелирования латерально (с боковой стороны) и все еще быть достигнуто на свет," Зайдель говорит. "Это, в свою очередь, позволяет прирастить фотоэдс значения намного выше электронных незаконной зоны материала. Фотоэлектрических эффект возникает потому, что в доменных стенок направления поляризации висмута конфигурации феррита, что приводит к шагов в электростатического потенциала. В рамках процедуры отжига подложки, на которой феррита висмута, вырастет, ромбоэдрических кристаллов материал может быть привлечен к форме доменных стенок, которые меняют направление электрического поля поляризации либо 71, 109 или 180 градусов. Зейделя и его коллеги определяли фотонапряжения создан 71 и 109 стенами степени домена. "71 стен степени домена показал однонаправленной в плоскости поляризации согласования и производства унифицированных серий потенциальные шаги напряжения", Зейделя говорит. "Несмотря на то вероятным шагом в 109 степени домен был выше, чем 71 градус домена, он показал два варианта в плоскости поляризации, которые бежали в разные стороны". Зейделя и его коллеги также могут использовать 200 вольт электрического импульса либо обратной полярности ФВЭ или выключить его совсем. Такая маневренность ФВЭ никогда не были зарегистрированы в обыденных фотоэлектрических систем, и это открывает путь для новых приложений в области нано-оптики и нано-электроники. "Пока мы еще не показали этих возможных новых приложений и устройств, мы считаем, что наши исследования будут стимулировать понятия и мысли, что на базе этого нового направления для фотоэлектрических эффект", говорит Зейделя.

Похожие статьи: