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Cientistas descobrem Photovoltages em Materiais Ferroelectrics Usando Bismuth Ferrite ultrafinos Films

Published on September 19, 2011 at 3:41 AM

Por Cameron Chai

Cientistas da Universidade da Califórnia em Berkeley e do Departamento de Energia dos EUA, Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) revelaram os detalhes de um processo fotovoltaicos para materiais ferroelétricos utilizando ferrite do bismuto ou BFO ultra-finos filmes.

Os pesquisadores também descobriram que o mesmo princípio pode ser aplicado em todos os tipos de materiais semelhantes. Os filmes BFO investigado pelos pesquisadores têm um padrão de domínio específico periódica que mede a distâncias de vários micrômetros. Os domínios criar listras, cada um com uma largura de 50 a 300 nm, isoladas por paredes de domínio de espessura de apenas 2 nm. A polarização elétrica em cada faixa é na direção oposta do que de suas listras adjacentes.

Domínios com polarização elétrica oposta, com uma média de cerca de 140 nanômetros de largura e separadas por paredes 2 nanômetros de espessura, forma um conjunto bem alinhados em uma fina película de bismuto ferrite. Crédito: Lawrence Berkeley National Laboratory

Joel Ager, um dos pesquisadores, disse que a equipe de pesquisa com precisão conhecia a posição eo tamanho dos campos de built-in elétrico em filmes BFO. Os pesquisadores observaram tensões muito altas, várias vezes a tensão do material gap quando os filmes BFO fina foram iluminados, disse ele. Os elétrons são liberados por fótons e formam orifícios correspondentes, resultando no fluxo de corrente em uma direção perpendicular às paredes de domínio, acrescentou.

Os cientistas equipados contatos de platina elétrica para o BFO ultra-finas películas para medir a corrente. A experiência provou que as paredes de domínio entre as áreas de polarização elétrica oposta aumentou a tensão fotovoltaica. O cargas opostas em ambos os lados da parede de domínio gerar um campo elétrico que força os portadores de carga separados. De um lado da parede, os elétrons se repelem e os buracos se acumulam, enquanto do outro lado, buracos e elétrons se repelem são acumulados.

A eficiência das células solares é reduzido devido à recombinação imediata de buracos e elétrons. No entanto, nos filmes BFO, os domínios "cargas opostas polarizada produzir fortes campos elétricos nas paredes de domínio para impedir a recombinação. Elétrons e buracos se movem em direção oposta das paredes de domínio em direção ao centro do domínio, que tem um fraco campo elétrico. Como o número de elétrons é mais do que os buracos, os elétrons extras são forçados de um domínio para outro na mesma direção, como indicado pela corrente total. Ager descreveu como "brigada" com cada balde de elétrons bombeada de um domínio para outro.

Eficiência do BFO filmes ultrafinos "da capacidade de resposta de luz é maior perto das paredes de domínio. Mesmo que eles produzem ultra-alta tensões, que são curtos de corrente alta, outro fator-chave para uma célula poderosa solar. A combinação de efeito fotovoltaico 'brigada' ferroelétricos ", com altas correntes permite a fabricação de conjuntos de células solares com uma eficiência superior.

Fonte: http://www.lbl.gov

Last Update: 9. October 2011 08:29

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