Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Forskere Oplev Photovoltages i ferroelectrics materialer ved hjælp af Bismuth ferrit Ultratynde Films

Published on September 19, 2011 at 3:41 AM

Af Cameron Chai

Forskere ved University of California i Berkeley og det amerikanske energiministeriums Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) har afsløret detaljerne i en fotovoltaisk proces for ferro materialer ved hjælp af bismuth ferrit eller BFO ultra-tynde film.

Forskerne har også opdaget, at det samme princip kan anvendes på alle typer af lignende materialer. Den BFO film undersøgt af forskere har en bestemt periodisk domænenavn mønster, der spænder over afstande på flere mikrometer. De områder skaber striber, hver med en bredde på 50 til 300 nm, isoleret efter domæne vægge af tykkelse på blot 2 nm. De elektriske polarisering i hver stribe er i den modsatte retning af, at dens tilstødende striber.

Domæner med modsat elektrisk polarisering, i gennemsnit omkring 140 nanometer brede og adskilt af vægge 2 nanometer tyk, danner et godt afstemt array i en tynd film af bismuth ferrit. Credit: Lawrence Berkeley National Laboratory

Joel Ager, en af ​​forskerne, sagde, at forskerholdet præcist kendte position og størrelsen af ​​de indbyggede elektriske felter i BFO film. Forskerne observerede meget høje spændinger, flere gange materialets båndgab spænding, når BFO tynde film er blevet belyst, sagde han. De elektroner, der frigøres ved indkommende fotoner og form tilsvarende huller, hvilket resulterer i strømmen af ​​strøm i en retning vinkelret på domæne vægge, tilføjede han.

Forskerne monteret platin elektriske kontakter til BFO ​​ultra-tynde film til at måle den aktuelle. Forsøget viste, at det domæne vægge mellem områderne modsatte elektriske polarisering øget fotovoltaiske spænding. Det modsatte afgifter på begge sider af domænet væggen generere et elektrisk felt, der tvinger ladningsbærere hinanden. På den ene side af muren, frastøde elektroner og huller er akkumuleret, mens på den anden side, huller frastøde og elektroner er akkumuleret.

Effektiviteten af ​​solceller får reduceret på grund af den umiddelbare rekombination af huller og elektroner. Men i BFO film, producerer de domæner 'modsat polariseret afgifter stærke elektriske felter på domænet vægge for at forhindre rekombination. Elektroner og huller bevæge sig i modsat retning fra det domæne vægge mod det domæne centrum, som har en svagere elektrisk felt. Da antallet af elektroner er mere end huller, er de ekstra elektroner tvunget fra et domæne til den anden i samme retning, som er instrueret af den samlede strøm. Ager beskrev det som 'spand brigade' med hver spand af elektroner pumpes fra et domæne til andre.

Den BFO ultratynde film 'effektiviteten af ​​lys lydhørhed er størst nær det domæne vægge. Selv om de producerer ultra-høje spændinger, de er korte af høj strøm, en anden vigtig faktor for en kraftig solcelle. Kombinationen af ​​ferroelectrics 'bucket brigade "solcelle-effekt med høje strømme muliggør fremstilling af solcelle arrays med overlegen effektivitet.

Kilde: http://www.lbl.gov

Last Update: 14. October 2011 02:44

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit