강유전성 결정의 광기전력 효과는 1,000가지 다른 물질이 격자에 주기적으로 배열되면 XNUMX배 증가할 수 있습니다. 이것은 Martin Luther University Halle-Wittenberg(MLU)의 연구원들의 연구에서 밝혀졌습니다. 그들은 바륨 티타네이트, 스트론튬 티타네이트 및 칼슘 티타네이트의 결정질 층을 생성함으로써 이를 달성했습니다. 그들의 발견은 태양 전지의 효율을 크게 높일 수 있습니다.
대부분의 태양 전지는 현재 실리콘 기반입니다. 그러나 효율성은 제한적입니다. 이로 인해 연구자들은 바륨과 티타늄으로 만들어진 혼합 산화물인 티탄산바륨과 같은 강유전체와 같은 새로운 재료를 조사하게 되었습니다. MLU의 Center for Innovation Competence SiLi-nano의 물리학자 Akash Bhatnagar 박사는 "강유전체는 재료가 공간적으로 양전하와 음전하를 분리했음을 의미합니다."라고 설명합니다. "전하 분리는 빛에서 전기를 생성할 수 있는 비대칭 구조로 이어집니다." 실리콘과 달리 강유전성 결정은 광기전 효과를 생성하기 위해 소위 pn 접합이 필요하지 않습니다. 즉, 양 및 음으로 도핑된 층이 없습니다. 이렇게 하면 태양열을 훨씬 쉽게 생산할 수 있습니다. 패널.
그러나 순수한 티탄산바륨은 햇빛을 많이 흡수하지 않아 비교적 낮은 광전류를 생성합니다. 최신 연구에 따르면 서로 다른 재료의 극도로 얇은 층을 결합하면 태양 에너지 생산량이 크게 증가합니다. “여기서 중요한 것은 강유전성 물질이 상유전성 물질로 대체된다는 것입니다. 후자는 분리된 전하를 갖지 않지만, 예를 들어 저온에서 또는 화학 구조가 약간 수정되는 경우와 같은 특정 조건에서 강유전체가 될 수 있습니다.”라고 Bhatnagar는 설명합니다.
Bhatnagar의 연구 그룹은 강유전체 층이 한 층뿐만 아니라 두 개의 다른 상유전체 층과 교대하면 광기전력 효과가 크게 향상된다는 것을 발견했습니다. 연구원은 다음과 같이 설명합니다. “우리는 스트론튬 티타네이트와 칼슘 티타네이트 사이에 바륨 티타네이트를 매립했습니다. 이것은 고출력 레이저로 결정을 기화시키고 캐리어 기판에 다시 증착함으로써 달성되었습니다. 이것은 약 500나노미터 두께의 200개 층으로 이루어진 물질을 생산했습니다.”
광전 측정을 수행할 때 새로운 재료에 레이저 빛. 그 결과는 연구 그룹조차 놀라게 했습니다. 비슷한 두께의 순수한 티탄산바륨과 비교할 때 전류 흐름은 최대 1,000배 더 강했습니다. 이는 주요 광전 구성요소인 티탄산바륨의 비율이 거의 XNUMX/XNUMX로 감소했음에도 불구하고 . "격자 층 사이의 상호 작용은 훨씬 더 높은 유전율로 이어지는 것으로 보입니다. 즉, 빛 광자에 의한 여기로 인해 전자가 훨씬 더 쉽게 흐를 수 있습니다."라고 Akash Bhatnagar는 설명합니다. 측정은 또한 이 효과가 매우 강력하다는 것을 보여주었습니다. XNUMX개월 동안 거의 일정하게 유지되었습니다.
뛰어난 광전 효과를 일으키는 원인이 무엇인지 정확히 알기 위해서는 더 많은 연구가 지금 수행되어야 합니다. Bhatnagar는 새로운 개념에 의해 입증된 잠재력이 태양광 패널의 실제 적용에 사용될 수 있다고 확신합니다. “층 구조는 순수한 강유전체보다 모든 온도 범위에서 더 높은 수율을 보입니다. 크리스탈은 또한 훨씬 더 내구성이 있으며 특별한 포장이 필요하지 않습니다.”
