ניתן להגדיל את האפקט הפוטו-וולטאי של גבישי פרו-אלקטריה בגורם של 1,000 אם שלושה חומרים שונים מסודרים מעת לעת בסריג. זה נחשף במחקר שערכו חוקרים מאוניברסיטת מרטין לותר הל-ויטנברג (MLU). הם השיגו זאת על ידי יצירת שכבות גבישיות של בריום טיטנאט, סטרונציום טיטנאט וסידן טיטנאט אותם הניחו לסירוגין זה על גבי זה. ממצאיהם, העלולים להגביר משמעותית את יעילותם של תאי השמש.
מרבית תאי השמש מבוססים כיום על סיליקון; אולם יעילותם מוגבלת. זה הביא את החוקרים לבחון חומרים חדשים, כגון ferroelectrics כמו barium titanate, תחמוצת מעורבת עשויה בריום וטיטניום. "פררו-אלקטרי פירושו שהחומר הפריד בין מטענים חיוביים ושליליים במרחב," מסביר הפיזיקאי ד"ר אקאש בהטנגר מהמרכז למיומנויות חדשנות של ה- MLU SiLi-nano. "הפרדת המטענים מובילה למבנה אסימטרי המאפשר לייצר חשמל מאור." שלא כמו סיליקון, גבישים ferroelectric אינם דורשים מה שנקרא צומת pn כדי ליצור את האפקט הפוטו וולטאי, במילים אחרות, אין שכבות מסוממות באופן חיובי ושלילי. זה מקל על ייצור השמש בהרבה פנלים.
עם זאת, בריום טיטנאט טהור אינו סופג אור שמש רב וכתוצאה מכך מייצר פוטו זרם נמוך יחסית. המחקר האחרון הראה ששילוב שכבות דקות במיוחד של חומרים שונים מגדיל משמעותית את תפוקת האנרגיה הסולארית. "הדבר החשוב כאן הוא שחומר פרואלקטרי מתחלף בחומר פרלקטרי. למרות שלאחרונים אין מטענים מופרדים, הוא יכול להפוך לפררו-אלקטרי בתנאים מסוימים, למשל בטמפרטורות נמוכות או כאשר המבנה הכימי שלו משתנה מעט ", מסביר בהטנגר.
קבוצת המחקר של Bhatnagar גילתה כי האפקט הפוטו-וולטאי משופר במידה רבה אם השכבה הפרו-אלקטרית מתחלפת לא רק עם אחת, אלא עם שתי שכבות פרלקטריות שונות. חוקר, מסביר: "הטמנו את הבריום טיטנאט בין סטרונציום טיטנאט לסידן טיטנאט. זה הושג על ידי אידוי הגבישים בלייזר בעל הספק גבוה והפקדתם מחדש על מצעי המוביל. זה ייצר חומר שעשוי 500 שכבות שעובי של כ -200 ננומטר. "
בעת ביצוע המדידות הפוטואלקטריות, הקרינו את החומר החדש לייזר אוֹר. התוצאה הפתיעה אפילו את קבוצת המחקר: בהשוואה לבריום טיטנאט טהור בעובי דומה, הזרימה הנוכחית הייתה חזקה עד פי 1,000 - וזאת למרות העובדה ששיעור הבריום טיטנאט כמרכיב הפוטואלקטרי העיקרי הופחת בכמעט שני שלישים. . "נראה כי האינטראקציה בין שכבות הסריג מביאה למצב של היתירות גבוהה בהרבה - במילים אחרות, האלקטרונים מסוגלים לזרום הרבה יותר בקלות בגלל עירורם של פוטוני האור", מסביר אקש בהטנגר. המדידות הראו גם כי השפעה זו חזקה מאוד: היא נותרה כמעט קבועה במשך חצי שנה.
כעת יש לבצע מחקר נוסף בכדי לברר בדיוק מה גורם לאפקט הפוטואלקטרי הבולט. בהטנגר בטוח כי הפוטנציאל שמפגין הרעיון החדש יכול לשמש ליישומים מעשיים בפאנלים סולאריים. "מבנה השכבה מציג תשואה גבוהה יותר בכל טווחי הטמפרטורה בהשוואה ל ferroelectrics טהור. הקריסטלים גם עמידים משמעותית יותר ואינם דורשים אריזה מיוחדת. "
