Forskere observerer forbedret bulk fotovoltaisk effekt i 2D ferroelektrisk materiale

Bulk fotovoltaisk effekt (BPVE) er meget brugt til at generere elektricitet. Som en proces med energioverførsel fra fotoner til elektroner og spændingsdannelse i ferroelektrisk materiale, virker BPVE som en dæmning, der hæver "vand" (spænding) for at generere "strøm" (elektriske strømme). Forskere har indset høj fotospænding ud over den teoretiske Shockley-Queisser (SQ) grænse i tidligere undersøgelser, dog forbliver tætheden af ​​fotostrøm genereret gennem konventionelle metoder relativt lav.

I en undersøgelse offentliggjort i Nature Communications , et forskerhold ledet af prof. Zeng Hualing og prof. Gong Ming fra University of Science and Technology of China (USTC) fra det kinesiske videnskabsakademi realiserede bemærkelsesværdig fotostrømtæthed i et todimensionelt (2D) materiale CuInP ₂ S₆ (CIPS) med lagdelt van der Waals (vdW) struktur. De opnåede målbar kontrol over størrelsen af ​​BPVE under betingelsen af ​​påført elektrisk felt, indfaldende lysfelt samt temperaturfelt.

Baseret på karakteristika for atomtykkelsen af ​​lagdelt ferroelektrisk materiale og den svage vdW-kraft mellem lagene, konstruerede forskere en vertikal struktur ved at kombinere grafen med et par lag CIPS. På denne måde opnåede de en høj tæthed af fotostrøm uden påført bias, hvilket realiserede den målbare kontrol over størrelsen af ​​BPVE. Desuden, gennem regulering og kontrol af fotostrømme, bekræftede forskere, at todimensionel ferroelektrisk polarisering er den vigtigste fysiske mekanisme for forbedret BPVE.

Ved at ændre tykkelsen af ​​todimensionelle ferroelektriske lag viste forskere desuden tydeligt dimensionel overgang af BPVE. Og de fandt ud af, at ydeevnen af ​​2D solcelleanlæg faldt mellem 1D og 3D bulk solceller, hvilket indikerer, at enhedens dimensionalitet var en af ​​nøglefaktorerne i udviklingen af ​​højeffektive BPVE-baserede solceller.

Resultaterne fremhæver potentialet ved ultratynd 2D ferroelektrik til at udvikle tredje generations solceller med høj effektivitet ud over den grundlæggende SQ-grænse. + Udforsk yderligere

Fjernmåling:Massefotovoltaisk effekt udnyttet i 2-D trelags hybrid ferroelektrisk