哈雷-维滕贝格马丁路德大学 (MLU) 的科学家们取得了一项突破性的发现，可能会彻底改变太阳能行业。他们开发了一种新技术，可将太阳能电池的效率提高 1,000 倍（或超过 99,000%）。
通过以晶格图案分层钛酸钡、钛酸锶和钛酸钙的晶体结构，该团队取得了这一重大进展。他们的研究结果最近发表在《科学进展》杂志上。
钛酸钡：硅的替代品
与效率有限的传统硅基太阳能电池不同，研究人员正在探索铁电体等替代材料。钛酸钡是一种由钡和钛组成的铁电混合氧化物，具有独特的不对称结构，由于其空间上分离的正电荷和负电荷，可以通过光发电。
与硅不同，铁电晶体不需要 pn 结来产生光伏效应。这使得太阳能电池板的生产变得更加容易。
然而，纯钛酸钡对太阳光的吸收较低，导致光电流相对较低。这项突破性研究表明，将不同材料的极薄层结合起来可显着提高太阳能产量。
研究成果
来自 MLU SiLi-nano 创新能力中心的物理学家 Akash Bhatnagar 博士强调了铁电材料与顺电材料交替的重要性。尽管后者不具有分离的电荷，但它在特定条件下可以变成铁电体，例如低温或其化学结构的轻微改变。
Bhatnagar 的研究小组发现，不仅用一层铁电层交替使用两个不同的顺电层，还可以大大增强光伏效应。
德国科学家通过用高功率激光蒸发晶体并将其重新沉积在载体基板上，将钛酸钡定位在钛酸锶和钛酸钙之间。由此产生的材料由 500 层组成，厚度约为 200 纳米。
在光电测量过程中，新材料暴露在激光下，结果令研究小组感到惊讶。与相似厚度的纯钛酸钡相比，电流强度高达 1,000 倍。
巴特纳加尔解释说，晶格层之间相互作用的增加似乎会导致更高的介电常数。由于可见光子的激发，这使得电子更容易流动。
测量结果还表明，这种效应在六个月内高度稳定。
与纯铁电体相比，分层结构在所有温度范围内都表现出更高的效率。此外，这些晶体更耐用，不需要特殊包装。
研究的影响
这一突破对太阳能行业具有重大影响。由这种新材料制成的太阳能电池板将比硅基太阳能电池更加高效且更具成本效益。它们还需要更少的空间来产生相同数量的电力，这使得它们非常适合城市环境等空间有限的区域。
MLU 研究小组的发现可能在太阳能转型中发挥至关重要的作用。通过增强铁电晶体的光伏效应，这种新材料有可能显着提高太阳能电池板的效率。这一进步不仅将使太阳能更具成本效益，还能减少对化石燃料的依赖并应对气候变化。
MLU 的研究团队目前正在根据他们最近的发现开发一种新的太阳能电池原型。如果成功，这可能为未来几年内使用新材料生产商业太阳能电池板铺平道路。