Как увеличить производительность фотоэлементов в 1000 раз придумали немецкие ученые - «Новости Электроники»

Немецкие ученые из Галле-Виттенбергского университета обнаружили, что упорядоченное размещение сегнетоэлектрических кристаллов трех разных типов в 1000 раз улучшает их фотоэлектрические свойства. В своих экспериментах исследователи использовали титанаты бария, стронция и кальция. Сегнетоэлектрики —

Сегнетоэлектрики — это кристаллические диэлектрики, в которых в определенном температурном диапазоне появляется спонтанная электрическая поляризация. Чтобы такие материалы могли преобразовывать свет в электричество не требуется формирования в них p–n-перехода, положительных и отрицательных слоев, как в обычных полупроводниках. Благодаря этому солнечные панели на основе сегнетоэлектрических веществ очень просты в производстве.

Правда, сами по себе сегнетоэлектрики плохо поглощают солнечный свет и, соответственно, генерируют мало электричества. Однако отдача тока многократно повышается, если объединить тонкие слои такого вещества с параэлектриками.

«Хотя последние не имеют локализованных зарядов, они могут становиться сегнетоэлектриками при определенных условиях, например, при низких температурах или небольших изменениях их химической структуры», — рассказывает руководитель исследования Акаш Бхатнагар.

Ученые поместили титанат бария между титанатами стронция и кальция путем испарения кристаллов мощным лазерным лучом и последующего осаждения веществ на подложках. В результате получился материал толщиной 0,1 мм, состоящий из 500 слоев по 200 нм каждый.

При облучении светом от лазера такая конструкция выдает в 1000 раз больший ток, чем чистый титанат бария такого же размера. Причем ее свойства практически не изменились за 6 месяцев исследований.

«Взаимодействие между слоями кристаллической решетки, по-видимому, обеспечивает гораздо более высокую диэлектрическую проницаемости, чем в монолитном материале, другими словами, электроны могут двигаться намного легче при возбуждении фотонами света», — объясняет Акаш Бхатнагар.

Теперь ученые намерены провести исследования, которые помогут точно установить механизм резкого повышения эффективности. Бхатнагар уверен, что новая технология сможет найти практическое применения в качестве основы для солнечных батарей будущего.

«Многослойная структура показывает более высокий выход по току во всех температурных диапазонах, чем чистые сегнетоэлектрики. Кроме того, такие кристаллы значительно долговечнее и не требуют специальной общей оболочки», — отмечает ученый.

Источник: eurekalert.org