Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Forskere Oppdag Photovoltages i Ferroelectrics materialer ved hjelp Bismuth Ferrite ultratynne Films

Published on September 19, 2011 at 3:41 AM

Av Cameron Chai

Forskere ved University of California i Berkeley og US Department of Energy er Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) har avdekket detaljene i en fotoelektrisk prosess for ferroelectric materialer ved hjelp av vismut ferritt eller BFO ultra-tynne filmer.

Forskerne har også oppdaget at det samme prinsippet kan brukes på alle typer av lignende materialer. Den BFO filmene undersøkt av forskerne har en bestemt periodisk domenenavn mønster spenner over avstander på flere mikrometer. Domenene lage striper, hver med en bredde på 50 til 300 nm, isolert etter domene vegger av tykkelse på bare 2 nm. Den elektriske polarisering i hver stripe er i motsatt retning av at den tilstøtende striper.

Domener med motsatt elektrisk polarisering, gjennomsnitt ca 140 nanometer brede og atskilt med vegger 2 nanometer tykt, danner et godt justert array i en tynn film av vismut ferritt. Credit: Lawrence Berkeley National Laboratory

Joel Ager, en av forskerne, sier at forskerteamet nøyaktig kjente posisjonen og størrelsen på den innebygde elektriske felt i BFO filmer. Forskerne observerte svært høye spenninger, flere ganger materialets bandet gap spenning når BFO tynne filmer ble belyst, sa han. Elektronene er frigjort ved innkommende fotoner og form tilsvarende hullene, som resulterer i flyten av strøm i en retning vinkelrett på domenet veggene, la han til.

Forskerne montert platinum elektriske kontakter til BFO ​​ultra-tynne filmer for å måle strømmen. Forsøket viste at domenet vegger mellom de områdene av motsatt elektrisk polarisering økt den fotovoltaiske spenning. Den motsatte ladninger på begge sider av domenet veggen generere et elektrisk felt som tvinger de ladningsbærere hverandre. På den ene siden av veggen, elektronene frastøte og hull er akkumulert, mens på den andre siden, hull frastøte og elektroner er akkumulert.

Effektiviteten av solceller blir redusert på grunn av den umiddelbare rekombinasjon av hull og elektroner. Men i BFO spillefilmer, domener 'motsatt polarisert kostnader gir sterke elektriske felt på domenet vegger for å hindre rekombinasjon. Elektroner og hull beveger seg i motsatt retning fra domenet veggene mot domenet sentrum, som har en svakere elektrisk felt. Ettersom antallet elektroner er mer enn hull, er det ekstra elektroner tvinges fra et domene til de andre i samme retning, som er regissert av den totale strømmen. Ager beskrev det som "bøtte brigaden 'med hver bøtte av elektroner pumpet fra et domene til andre.

Den BFO supertynne filmens effektiviteten av lys respons er høyest nær domenet vegger. Selv om de produserer ultra-høye spenninger, de er kort av høy strøm, en annen viktig faktor for en kraftig solcelle. Kombinasjonen av ferroelectrics '' bøtta brigade 'fotovoltaiske effekt med høye strømmer muliggjør produksjon av solcellepaneler med overlegen effektivitet.

Kilde: 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