多鐵性材料進(jìn)一步提高太陽(yáng)能電池的效率

新型薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)的發(fā)展具有開(kāi)創(chuàng)性意義，它開(kāi)辟了將清潔能源最親切地引入現(xiàn)代家庭的可能性，將帶來(lái)一種全新的生活方式。如今，人們對(duì)這些新型薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)展?jié)摿τ葹榭春谩＿z憾的是，此類太陽(yáng)能電池通常光電轉(zhuǎn)換效率低、穩(wěn)定性差，導(dǎo)致效率的提高以犧牲環(huán)境為代價(jià)。因此，迫切需要探索環(huán)保技術(shù)來(lái)提高光伏器件的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

經(jīng)過(guò)多年的研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一些具有一定不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的材料(所謂的多鐵性)不僅同時(shí)表現(xiàn)出鐵電和鐵磁的有序性，而且還有許多有趣的耦合，極大地拓寬了它們的應(yīng)用。

1970年代，科學(xué)家無(wú)意中發(fā)現(xiàn)了一種新的重要物理現(xiàn)象——鐵電光伏效應(yīng)。它與傳統(tǒng)的pn結(jié)有著本質(zhì)的區(qū)別，因此也被稱為反常或體光伏效應(yīng)。近年來(lái)，隨著能源研究的不斷升溫，研究人員將具有合適帶隙結(jié)構(gòu)的多鐵性材料引入太陽(yáng)能電池中作為器件的光吸收層，形成了一種新型的多鐵性太陽(yáng)能光伏器件。目前，科學(xué)家們對(duì)鐵電光伏效應(yīng)的物理機(jī)制提出了很多理論。然而，人們普遍認(rèn)為這種效應(yīng)與材料的偏振特性密切相關(guān)。2015 年，加拿大科學(xué)家 Riad Nechache 和 Federico Rosei 報(bào)道了多鐵性鉍的帶隙調(diào)諧和鐵電光伏效應(yīng)。2FeCrO6薄膜。事實(shí)證明，對(duì)光伏器件的鐵電極化進(jìn)行調(diào)控確實(shí)是可行的。

眾所周知，磁場(chǎng)與光也存在一定的關(guān)系。但是對(duì)于多鐵性材料是否也可以通過(guò)磁化來(lái)調(diào)整 PV 響應(yīng)?以及它的機(jī)制是什么?

在《光科學(xué)與應(yīng)用》上發(fā)表的一篇新論文中，由貴州大學(xué)大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院貴州省電子復(fù)合材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄧超勇教授領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)和同事開(kāi)發(fā)了一種廉價(jià)的新型全無(wú)機(jī)氧化物太陽(yáng)能電池，并研究了器件光伏響應(yīng)的調(diào)節(jié)。他們?cè)谧灾坪诠璧幕A(chǔ)上，引入無(wú)毒的鉍層狀鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)作為光吸收體，石墨烯作為陽(yáng)極，設(shè)計(jì)了一種多鐵異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，其光轉(zhuǎn)換效率高達(dá)3.90%。他們的太陽(yáng)能電池在經(jīng)過(guò) 30 天的穩(wěn)定性跟蹤測(cè)試后仍保持初始效率的 90%。更有趣的是，他們從內(nèi)置場(chǎng)驅(qū)動(dòng)載流子分離和上述帶隙變化研究了外加極化和磁化場(chǎng)對(duì)器件光伏響應(yīng)的調(diào)控機(jī)制，這對(duì)提高傳統(tǒng)鐵電氧化物太陽(yáng)能電池的效率具有重要意義。 .因此，他們的研究向人們展示了多鐵性材料在新型光伏器件領(lǐng)域的巨大潛力以及超越現(xiàn)有技術(shù)的可能性。肖克利-奎瑟極限。所報(bào)道的方法和技術(shù)將為多鐵性材料的應(yīng)用和未來(lái)高性能光伏器件的設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考，同時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

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