新型薄膜太陽能電池技術(shù)的發(fā)展具有開創(chuàng)性意義，它開辟了將清潔能源最親切地引入現(xiàn)代家庭的可能性，將帶來一種全新的生活方式。如今，人們對這些新型薄膜太陽能電池的發(fā)展?jié)摿τ葹榭春谩＿z憾的是，此類太陽能電池通常光電轉(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。因此，迫切需要探索環(huán)保技術(shù)來提高光伏器件的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。
經(jīng)過多年的研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一些具有一定不對稱結(jié)構(gòu)的材料(所謂的多鐵性)不僅同時表現(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，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能光伏器件。目前，科學(xué)家們對鐵電光伏效應(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，磁場與光也存在一定的關(guān)系。但是對于多鐵性材料是否也可以通過磁化來調(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)和同事開發(fā)了一種廉價的新型全無機(jī)氧化物太陽能電池，并研究了器件光伏響應(yīng)的調(diào)節(jié)。他們在自制黑硅的基礎(chǔ)上，引入無毒的鉍層狀鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)作為光吸收體，石墨烯作為陽極，設(shè)計了一種多鐵異質(zhì)結(jié)太陽能電池，其光轉(zhuǎn)換效率高達(dá)3.90%。他們的太陽能電池在經(jīng)過 30 天的穩(wěn)定性跟蹤測試后仍保持初始效率的 90%。更有趣的是，他們從內(nèi)置場驅(qū)動載流子分離和上述帶隙變化研究了外加極化和磁化場對器件光伏響應(yīng)的調(diào)控機(jī)制，這對提高傳統(tǒng)鐵電氧化物太陽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。所報道的方法和技術(shù)將為多鐵性材料的應(yīng)用和未來高性能光伏器件的設(shè)計提供有價值的參考，同時不會對環(huán)境造成污染。
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