Согласно заявлению Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU), производство энергии сегнетоэлектрическими кристаллами в солнечных элементах может быть увеличено в тысячу раз благодаря новому нововведению, включающему расположение тонких слоев материалов .
Исследователи из MLU обнаружили, что с поочередным размещением кристаллических слоев титаната бария, титаната стронция и титаната кальция они могут значительно повысить эффективность солнечных панелей. Их выводы опубликованы в журнале Science Advances .
Большинство солнечных элементов изготавливаются из кремния из-за его низкой стоимости и относительной эффективности; однако ограничения общей эффективности материала привели к тому, что исследователи начали экспериментировать с новыми материалами, включая сегнетоэлектрические кристаллы.
Одним из преимуществ сегнетоэлектрических кристаллов является то, что им не требуется pn-переход, что означает отсутствие положительно и отрицательно легированных слоев, как в случае с кремниевыми солнечными элементами.
Однако чистый титанат бария, сегнетоэлектрический кристалл, испытанный, например, исследователями MLU, мало поглощает солнечный свет. Экспериментируя с различными комбинациями материалов, ученые обнаружили, что они могут комбинировать чрезвычайно тонкие слои разных материалов, чтобы значительно увеличить выход солнечной энергии.
«Важное здесь является то, что сегнетоэлектрический материал чередуется с параэлектрическим материалом. Хотя последние не отделили заряды, это может стать сегнетоэлектриком при определенных условиях, например , при низких температурах , или когда его химическая структура слегка модифицированном» Dr Акаш Бхатнагар из Центра инновационной компетенции SiLi-nano MLU объяснил в пресс-релизе MLU.
Многослойный скачок напряжения
Бхатнагар и его команда внедрили титанат бария между титанатом стронция и титанатом кальция путем испарения кристаллов с помощью мощного лазера и повторного осаждения их на несущие подложки. Полученный материал состоял из 500 слоев и имел толщину 200 нанометров.
Исследователи обнаружили, что их слоистый материал обеспечивает ток в 1000 раз сильнее, чем измеренный в чистом титанате бария эквивалентной толщины.
«Взаимодействие между слоями решетки, по-видимому, приводит к гораздо более высокой диэлектрической проницаемости — другими словами, электроны могут двигаться намного легче из-за возбуждения световыми фотонами», — пояснил Бхатнагар.
Команда также показала, что измерения оставались почти постоянными в течение шестимесячного периода, а это означает, что материал может быть достаточно прочным для коммерческого применения. Затем они продолжат исследование точной причины фотоэлектрического эффекта в их слоистом материале с целью возможного массового внедрения.
Их работа обещает стать частью потенциальной революции в сегнетоэлектрических материалах с возможным применением в компьютерной памяти, конденсаторах и других электронных устройствах.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК