* w1 p# [0 R9 P/ A t. z b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关键。 & ]5 E; F. r9 t
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当太阳能电池吸收来自太阳的光子时,光子的能量会产生电子空穴对,这些空穴对在耗竭区分开,也就是微小的正-负联接区,然后被收集为电力。 1 u2 C1 ]; ]2 u' n" \
4 |6 p2 ]/ M% w U6 `0 w然而,这个过程需要光子穿透耗竭区的物质。他们的能量也必须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差距,这里没有电子状态的存在。 * \6 o6 c( i4 \ ( _$ h( ]9 d( W9 z“传统固态光电器件可以产生的最大电压等于其电子能隙,”Mr. Seidel先生解释说。 “即使是所谓的串联细胞-其中有一些半导体正-负联结的堆积,其能产生的光电电压也是有限的,因为光穿透的深度是有限的。”( B8 _$ E2 N9 q1 R
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研究小组发现,用白光照射铋铁氧体可以在1至2纳米宽的微观区域内产生光电电压。这种电压显着高于铋铁氧体的约2.7伏特的电子带隙。 * S& P8 ?5 [+ h# m4 y5 f 6 k# ^3 ~1 x( j a- M$ R; M; p# F7 H这种新方法可以在200微米的距离内产生约16伏特的电压。据证明,电压在原则上是线性可扩展性的,这表明更大的距离可产生更高的电压。 . r- W/ M2 A! V" H2 A8 k 9 F; p8 q, y0 A. Y$ @# t9 L k e l新方法还采用了光伏发电畴壁,这些畴壁通过多铁氧体材料的二维薄层作为过渡区,可分开不同的铁电或铁磁性能。 $ |! f! u C+ t4 ~ B* h& z5 l; @5 A( L' K5 y& n5 e
在畴壁上,铋铁氧体的极化方向发生改变,从而可以产生静电势。该材料的菱形晶体能够被诱导形成畴壁,可以71度、109度或180度地改变电场极化,从而产生光伏效应。 9 b6 u" Y* N& N6 U
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该小组还可以使用200伏的电脉冲来扭转光伏效应的极性或将其完全关闭。Seidel先生和他的同事称,这种可控性的光伏效应从未在传统的光伏系统中出现,这种新方法为在纳米光学和纳米电子学的新应用铺平了道路。 # ~; o! q F1 I4 L, e. P- y' H4 q* ~, Y2 R4 T
该小组的研究是在Nature Nanotechnology杂志 + a$ |9 a8 `) L% R! v* b5 X+ m& \9 N% V" e+ N( _
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作者 Katrice R. Jalbuena