Согласно заявлению Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU), производство энергии сегнетоэлектрическими кристаллами в солнечных элементах может увеличить в тысячу раз получение чистой энергии.
Исследователи из MLU обнаружили, что с поочередным размещением кристаллических слоев титаната бария, титаната стронция и титаната кальция они могут значительно повысить эффективность солнечных панелей.
Большинство солнечных элементов изготавливаются из кремния из-за его низкой стоимости и относительной эффективности; однако ограничения общей эффективности материала привели к тому, что исследователи начали экспериментировать с новыми материалами, включая сегнетоэлектрические кристаллы.
Одним из преимуществ сегнетоэлектрических кристаллов является то, что они не требуют pn-перехода, что означает отсутствие положительно и отрицательно легированных слоев, как в случае с кремниевыми солнечными элементами.
Однако чистый титанат бария, сегнетоэлектрический кристалл, испытанный, например, исследователями MLU, мало поглощает солнечный свет. Экспериментируя с различными комбинациями материалов, ученые обнаружили, что они могут комбинировать чрезвычайно тонкие слои разных материалов, чтобы значительно увеличить выход солнечной энергии.
«Важное здесь является то, что сегнетоэлектрический материал чередуется с параэлектрическим материалом. Хотя последние не отделили заряды, это может стать сегнетоэлектриком при определенных условиях, например, при низких температурах, или когда его химическая структура слегка модифицированна», сказал Dr Акаш Бхатнагар из Центра инновационной компетенции SiLi-nano MLU.
Бхатнагар и его команда внедрили титанат бария между титанатом стронция и титанатом кальция путем испарения кристаллов с помощью мощного лазера и повторного осаждения их на несущие подложки. Полученный материал состоял из 500 слоев и имел толщину 200 нанометров.
Исследователи обнаружили, что их слоистый материал обеспечивает ток в 1000 раз сильнее, чем измеренный в чистом титанате бария эквивалентной толщины.
«Взаимодействие между слоями решетки, по-видимому, приводит к гораздо более высокой диэлектрической проницаемости — другими словами, электроны могут двигаться намного легче из-за возбуждения световыми фотонами», — пояснил Бхатнагар.
Команда также показала, что измерения оставались почти постоянными в течение шестимесячного периода, а это означает, что материал может быть достаточно прочным для коммерческого применения.
Читайте по теме. Полупрозрачные фотоэлементы на основе золота показали рекордный КПД — 28,3%
