Kesan fotovoltaik kristal ferroelektrik dapat ditingkatkan dengan faktor 1,000 jika tiga bahan berbeza disusun secara berkala dalam kisi. Ini telah dinyatakan dalam kajian oleh penyelidik di Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU). Mereka mencapainya dengan membuat lapisan kristal barium titanate, strontium titanate dan kalsium titanate yang secara bergantian diletakkan di atas satu sama lain. Penemuan mereka, yang dapat meningkatkan kecekapan sel suria dengan ketara.
Kebanyakan sel suria pada masa ini berasaskan silikon; namun, kecekapan mereka terhad. Ini mendorong para penyelidik untuk memeriksa bahan baru, seperti ferroelektrik seperti barium titanate, oksida campuran yang terbuat dari barium dan titanium. "Ferroelektrik bermaksud bahawa bahan tersebut secara spasial memisahkan caj positif dan negatif," jelas ahli fizik Dr Akash Bhatnagar dari Pusat Kompetensi Inovasi MLL SiLi-nano. "Pemisahan cas membawa kepada struktur asimetri yang membolehkan elektrik dihasilkan dari cahaya." Tidak seperti silikon, kristal ferroelektrik tidak memerlukan persimpangan pn yang disebut untuk mewujudkan kesan fotovoltaik, dengan kata lain, tidak ada lapisan positif dan negatif. Ini menjadikannya lebih mudah untuk menghasilkan solar panel.
Walau bagaimanapun, bitan titanate tulen tidak menyerap cahaya matahari yang banyak dan seterusnya menghasilkan photocurrent yang agak rendah. Penyelidikan terbaru menunjukkan bahawa menggabungkan lapisan bahan yang sangat nipis dengan ketara meningkatkan hasil tenaga suria. "Yang penting di sini adalah bahawa bahan ferroelektrik diganti dengan bahan paraelektrik. Walaupun yang terakhir tidak memiliki muatan yang terpisah, ia dapat menjadi ferroelektrik dalam keadaan tertentu, misalnya pada suhu rendah atau ketika struktur kimianya sedikit diubah, ”jelas Bhatnagar.
Kumpulan penyelidik Bhatnagar mendapati bahawa kesan fotovoltaik akan bertambah baik jika lapisan ferroelektrik bergantian bukan hanya dengan satu, tetapi dengan dua lapisan paraelektrik yang berbeza. penyelidik, menjelaskan: "Kami menyatukan barium titanate antara strontium titanate dan kalsium titanate. Ini dicapai dengan menguap kristal dengan laser berkuasa tinggi dan meletakkannya semula pada substrat pembawa. Ini menghasilkan bahan yang terbuat dari 500 lapisan tebal sekitar 200 nanometer. "
Semasa melakukan pengukuran fotolistrik, bahan baru disinari dengan laser cahaya. Hasilnya mengejutkan kumpulan penyelidik: berbanding dengan barium titanate murni dengan ketebalan yang sama, aliran semasa hingga 1,000 kali lebih kuat — dan ini walaupun pada hakikatnya bahagian barium titanate sebagai komponen fotolistrik utama berkurang hampir dua pertiga . "Interaksi antara lapisan kisi nampaknya menyebabkan permitivitas yang jauh lebih tinggi - dengan kata lain, elektron dapat mengalir dengan lebih mudah kerana pengujaan oleh foton cahaya," jelas Akash Bhatnagar. Pengukuran juga menunjukkan bahawa kesan ini sangat kuat: ia tetap hampir berterusan dalam tempoh enam bulan.
Penyelidikan selanjutnya mesti dilakukan untuk mengetahui dengan tepat apa yang menyebabkan kesan fotolistrik yang luar biasa. Bhatnagar yakin bahawa potensi yang ditunjukkan oleh konsep baru dapat digunakan untuk aplikasi praktikal di panel solar. "Struktur lapisan menunjukkan hasil yang lebih tinggi di semua rentang suhu daripada ferroelektrik tulen. Kristal juga lebih tahan lama dan tidak memerlukan pembungkusan khas. "
