Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Wetenschappers ontdekken Photovoltages in ferroelektrica materialen met behulp van Bismuth ferriet ultradunne films

Published on September 19, 2011 at 3:41 AM

Door Cameron Chai

Wetenschappers aan de Universiteit van Californië in Berkeley en het Amerikaanse Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) is gebleken dat de details van een fotovoltaïsche proces voor het ferro-elektrische materialen met behulp van bismut ferriet of BFO ultra-dunne films.

De onderzoekers hebben ook ontdekt dat hetzelfde principe kan worden toegepast op alle soorten van dergelijke stoffen. De BFO films onderzocht door de onderzoekers een specifieke periodieke domeinnaam patroon verspreid over een afstand van enkele micrometers. De domeinen te creëren strepen, elk met een breedte van 50 tot 300 nm, geïsoleerd door domein muren van de dikte van slechts 2 nm. De elektrische polarisatie in elke streep is in de tegenovergestelde richting van die van de aangrenzende strepen.

Domeinen met tegengestelde elektrische polarisatie, gemiddeld ongeveer 140 nanometer breed en gescheiden door wanden 2 nanometer dik, vormen een goed uitgelijnd array in een dunne film van bismut ferriet. Credit: Lawrence Berkeley National Laboratory

Joel Ager, een van de onderzoekers, zei dat het onderzoeksteam nauwkeurig de positie en de grootte van de ingebouwde elektrische velden in BFO films kende. De onderzoekers constateren een zeer hoge voltages, meerdere malen het materiaal band gap voltage als de BFO dunne films werden verlicht, zei hij. De elektronen zijn bevrijd door de inkomende fotonen en vorm overeenkomstige gaten, wat resulteert in de stroom van stroom in een richting loodrecht op het domein muren, voegde hij eraan toe.

De wetenschappers voorzien van platina elektrische contacten aan de BFO ultra-dunne films om de stroom te meten. Het experiment toonde aan dat het domein muren tussen de gebieden van tegengestelde elektrische polarisatie van de fotovoltaïsche spanning toegenomen. De tegengestelde ladingen aan beide zijden van het domein muur genereren van een elektrisch veld dat de ladingsdragers krachten uit elkaar. Aan de ene kant van de muur, elektronen af ​​te weren en gaten worden verzameld, terwijl aan de andere kant, gaten afstoten en elektronen zijn opgebouwd.

De efficiëntie van zonnecellen krijgt als gevolg van de onmiddellijke recombinatie van gaten en elektronen verminderd. Echter, in de BFO films, de domeinen 'tegengesteld gepolariseerd kosten produceren sterke elektrische velden op het domein muren tot de recombinatie te voorkomen. Elektronen en gaten bewegen in tegengestelde richting van het domein muren naar het midden van het domein, die een zwakkere elektrisch veld heeft. Aangezien het aantal elektronen is meer dan gaten, zijn de extra elektronen gedwongen van het ene domein naar het andere in dezelfde richting, zoals aangegeven door de totale stroom. Ager beschreef het als 'bucket brigade' met elke emmer van elektronen opgepompt uit het ene domein naar andere.

De BFO ultradunne films 'efficiëntie van het licht responsiviteit is het grootst in de buurt van het domein muren. Hoewel ze produceren ultra-hoge voltages, ze zijn kort van hoge stroom, een andere belangrijke factor voor een krachtige zonnecel. De combinatie van fotovoltaïsche ferroelektrica 'bucket brigade' effect met hoge stromen maakt fabricage van zonnecellen arrays met superieure efficiency.

Bron: http://www.lbl.gov

Last Update: 9. October 2011 08:29

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