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Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Des scientifiques découvrent Photovoltages dans les matériaux ferroélectriques utilisant bismuth ferrite ultrafine Films

Published on September 19, 2011 at 3:41 AM

Par Cameron Chai

Les scientifiques de l'Université de Californie à Berkeley et le ministère américain de l'Énergie Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) ont révélé les détails d'un procédé photovoltaïque pour les matériaux ferroélectriques utilisant la ferrite de bismuth ou de BFO films ultra-minces.

Les chercheurs ont également découvert que le même principe peut être appliqué sur tous types de matériaux similaires. Les films BFO étudiés par les chercheurs ont un modèle de domaine spécifique périodiques étalées sur des distances de plusieurs micromètres. Les domaines créer des bandes, chacune ayant une largeur de 50 à 300 nm, isolé par des murs de domaine de l'épaisseur de seulement 2 nm. La polarisation électrique dans chaque rayure est dans la direction opposée de celle de ses bandes adjacentes.

Les domaines concernés par la polarisation électrique opposée, avec une moyenne d'environ 140 nanomètres de large, séparées par des murs deux nanomètres d'épaisseur, forment un ensemble bien alignées dans un film mince de ferrite bismuth. Crédit: Lawrence Berkeley National Laboratory

Ager Joël, l'un des chercheurs, a déclaré que l'équipe de recherche savait précisément la position et la taille des champs électriques intégrés dans les films BFO. Les chercheurs ont observé des tensions très élevées, plusieurs fois la tension du matériau Gap Band lorsque les films minces ont été illuminés BFO, at-il dit. Les électrons sont libérés par les photons entrants et former des trous correspondants, résultant de la circulation du courant dans une direction perpendiculaire à la paroi de domaine, at-il ajouté.

Les scientifiques ont équipé des contacts de platine électrique à la BFO films ultra-minces pour mesurer le courant. L'expérience a prouvé que les murs de domaine entre les domaines de la polarisation électrique opposée augmenté la tension photovoltaïque. Les charges opposées des deux côtés de la paroi de générer un champ électrique que les forces des porteurs de charge à part. D'un côté du mur, les électrons se repoussent et les trous sont accumulés, tandis que l'autre côté, les trous et les électrons se repoussent sont accumulés.

L'efficacité des cellules solaires se réduit en raison de la recombinaison immédiate des trous et des électrons. Toutefois, dans les films BFO, les domaines «charges opposées polarisée produire de forts champs électriques sur les murs de domaine pour éviter la recombinaison. Les électrons et les trous se déplacent en sens inverse des murs de domaine vers le centre du domaine, qui a un faible champ électrique. Comme le nombre d'électrons est plus que des trous, les électrons supplémentaires sont forcées d'un domaine à l'autre dans la même direction, comme indiqué par le courant général. Ager a décrit comme «bucket brigade 'avec chaque seau d'électrons pompés d'un domaine à d'autres.

L'efficacité du BFO ultraminces films de réactivité de lumière est plus élevée près des parois de domaine. Même si elles produisent des ultra-haute tension, ils sont à court de courant élevé, un autre facteur clé pour une cellule solaire puissante. La combinaison de l'effet photovoltaïque "bucket brigade 'ferroélectriques» avec des courants de haute permet la fabrication de réseaux de cellules solaires avec une efficacité supérieure.

Source: http://www.lbl.gov

Last Update: 9. October 2011 00:12

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