Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Forskare Upptäck Photovoltages i Ferroelectrics material med hjälp av vismut Ferrit Ultratunn Films

Published on September 19, 2011 at 3:41 AM

Av Cameron Chai

Forskare vid University of California i Berkeley och US Department of Energy är Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) har avslöjat detaljerna i ett solceller process för ferroelektriska material med hjälp av vismut ferrit eller BFO ultra-tunna filmer.

Forskarna har också upptäckt att samma princip kan tillämpas på alla typer av liknande material. Den BFO filmer undersöks av forskare har ett visst periodiskt domän mönster som spänner över avstånd av flera mikrometer. De områden skapar ränder, vardera med en bredd på 50 till 300 nm, isoleras genom domän väggar tjocklek på endast 2 nm. Den elektriska polariseringen i varje rand går i motsatt riktning mot det att den intilliggande ränder.

Domäner med motsatt elektrisk polarisering, i medeltal cirka 140 nanometer breda och åtskilda av murar 2 nanometer tjockt, bildar ett väl anpassat utbud i en tunn film av vismut ferrit. Credit: Lawrence Berkeley National Laboratory

Joel Ager, en av forskarna, sade att forskargruppen exakt visste läget och storleken på de inbyggda elektriska fält i BFO filmer. Forskarna observerade mycket höga spänningar, flera gånger materialets bandgap spänning då BFO tunna filmer var belysta, sade han. Elektronerna som frigörs genom inkommande fotoner och form motsvarande hål, vilket resulterar i flödet av ström i en riktning vinkelrätt mot domän väggar, tillade han.

Forskarna utrustade platina elektriska kontakter till BFO ​​ultra-tunna filmer för att mäta strömmen. Experimentet visade att domänen murarna mellan områdena motsatta elektriska polariseringen ökade solceller spänning. Motsatsen avgifter på båda sidor om domänen väggen genererar ett elektriskt fält som tvingar laddningsbärarna isär. På ena sidan av muren, elektroner stöta bort och hål ackumuleras, medan å andra sidan, hål stöta bort och elektroner ackumuleras.

Effektiviteten hos solceller får minskas på grund av den omedelbara rekombination av hål och elektroner. Men i BFO filmer, domänerna "motsatt polariserad avgifter producera starka elektriska fält i domän väggar för att förhindra rekombination. Elektroner och hål rör sig i motsatt riktning från den domän väggar mot domänens centrum, som har ett svagare elektriskt fält. Eftersom antalet elektroner är mer än hål, är de extra elektroner tvingas från en domän till en annan i samma riktning, som regisserades av den totala strömmen. Ager beskrev det som "hink brigad" med varje hink med elektroner pumpas från en domän till andra.

Den BFO ultratunna filmer "effektivitet ljus lyhördhet är störst i närheten av domänen väggarna. Trots att de producerar ultrahöga spänningar, de är korta i hög ström, en annan viktig faktor för en kraftfull solcell. Kombinationen av ferroelectrics '' hink brigad "solceller effekt med höga strömmar möjliggör tillverkning av solcell matriser med överlägsen effektivitet.

Källa: 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