APL: Исследователи изучают фотоэлектрический феномен в перспективном материале

Необычный фотовольтаический эффект, BPV, в селениде индия впервые экспериментально продемонстрировали ученые из Японии. Это явление может позволить некоторым материалам превзойти традиционные p-n-переходы, используемые в солнечных батареях.

Эффективность преобразования, зарегистрированная в устройстве на основе селенида индия, свидетельствует о прогрессе в области будущих технологий солнечных элементов и фотосенсоров.

В основе проектирования и разработки солнечных элементов лежит понимание фотоэлектрического эффекта — способности преобразовывать свет в электрическую энергию.

В большинстве современных солнечных элементах используются p-n-переходы, которые работают на основе фотоэлектрического эффекта. Но такие конструкции ограничены пределом Шокли-Квиссера: он устанавливает жесткий лимит на теоретическую максимальную эффективность преобразования солнечной энергии и требует искать компромисс между напряжением и током, которые можно получить с помощью фотоэффекта.

Некоторые кристаллические материалы обладают эффектом объемной фотовольтаики (BPV). В материалах без внутренней симметрии электроны, возбужденные светом, могут двигаться в определенном направлении. Это вызывает «токи смещения» и приводит к BPV-эффекту.

Хотя специалисты предполагали, что альфа-фазный селенид индия (α-In2Se3) может демонстрировать этот эффект, он еще не был исследован экспериментально.

Исследователи из Японии во главе с доцентом Нориюки Ураками из Университета Синсю изучали эффект BPV в веществе α-In2Se3.

Результаты исследования опубликованы в Applied Physics Letters.

Этот материал стал горячей темой в физике конденсированных сред, поскольку он может генерировать ток смещения.

Мы первыми экспериментально это доказали, — говорит профессор Ураками.

Сначала мы создали многослойное устройство: тонкий слой α-In2Se3 поместили между двумя прозрачными графитовыми слоями. Они служили электродами и были подключены к источнику напряжения и амперметру для измерения тока при облучении светом. Мы выбрали такое расположение слоев, потому что сосредоточились на токах смещения, возникающих в слое α-In2Se3 вне плоскости.

Исследователи провели испытания с различными внешними напряжениями и падающим светом различной частоты. Они подтвердили существование сдвиговых токов во внеплоскостном направлении, что соответствовало предсказаниям.

Эффект BPV проявлялся в широком диапазоне частот света. Исследователи оценили потенциал эффекта BPV в α-In2Se3 и сравнили его с эффектом в других материалах.

Профессор Ураками отмечает, что устройство на основе α-In2Se3 продемонстрировало квантовую эффективность на несколько порядков выше, чем у других ферроэлектрических материалов.

По эффективности оно сопоставимо с низкоразмерными материалами с усиленной электрической поляризацией. Это открытие поможет выбрать материал для разработки функциональных фотоэлектрических устройств.

Исследовательская группа надеется, что их работа принесет пользу окружающей среде и будет способствовать развитию возобновляемой энергетики.

Профессор Ураками уверен, что результаты исследования помогут ускорить распространение солнечных батарей. Это перспективное направление для создания общества с нулевым выбросом углекислого газа.

Мы рассчитываем, что это исследование поможет в дальнейших работах по использованию эффекта BVP. Наша цель — значительно улучшить производительность солнечных батарей и дизайн чувствительных фотодетекторов.

Иллюстрация: нейросеть

22.10.2024


Подписаться в Telegram



Энергия

PRX Energy: Открыты перспективные материалы для термоядерных реакторов
PRX Energy: Открыты перспективные материалы для термоядерных реакторов

Ядерный синтез может стать идеальным решением ...

J. Mater. Chem. A: Литий-ионные батареи станут безопаснее и эффективнее
J. Mater. Chem. A: Литий-ионные батареи станут безопаснее и эффективнее

Новое объяснение эффекта этиленкарбоната ...

EPSR: ИИ повысит надежность электросетей с учетом роста энергопотребления
EPSR: ИИ повысит надежность электросетей с учетом роста энергопотребления

Из-за распространения возобновляемых источнико...

Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам
Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам

Исследователи разработали методику создания сл...

Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей
Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей

Литий-ионные батареи широко используются в&nbs...

JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x
JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x

Пьезокатализ — перспективная эколог...

EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо
EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо

Новый метод переработки бикарбонатного раствор...

Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу
Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу

Углеродный след богатых людей в обществе ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Исследование Т-клеток в лечении опухолей открывает новую силу иммунотерапии
Исследование Т-клеток в лечении опухолей открывает новую силу иммунотерапии
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
Cell: Открыт новый вероятный маркер старения организма
Cell: Открыт новый вероятный маркер старения организма
МФТИ: Линзы тоньше волоса ускорят диагностику болезней на дому
МФТИ: Линзы тоньше волоса ускорят диагностику болезней на дому
В МГУ увеличили эффективность противогрибковых препаратов в 5000 раз
В МГУ увеличили эффективность противогрибковых препаратов в 5000 раз
Memoirs of the Queensland Museum — Nature: Открыт новый вид краба-отшельника
Memoirs of the Queensland Museum — Nature: Открыт новый вид краба-отшельника
Искусственные рецепторы на основе ДНК коронавируса открывают новые возможности
Искусственные рецепторы на основе ДНК коронавируса открывают новые возможности
Journal of International Development: Холодильник — все еще символ достатка
Journal of International Development: Холодильник — все еще символ достатка
Nature Communications: Наночастицы с оснасткой находят белки в плазме крови
Nature Communications: Наночастицы с оснасткой находят белки в плазме крови
B&B: Разработан неинвазивный биосенсор для ранней диагностики заболеваний почек
B&B: Разработан неинвазивный биосенсор для ранней диагностики заболеваний почек
EMBO: Открыта связь между генной мутацией и митохондриальными заболеваниями
EMBO: Открыта связь между генной мутацией и митохондриальными заболеваниями
Ученые выяснили, как защитить томаты от надвигающейся жары
Ученые выяснили, как защитить томаты от надвигающейся жары
Energy & Fuels: Отработанное масло пустят в ход — на переработку в биодизель
Energy & Fuels: Отработанное масло пустят в ход — на переработку в биодизель
JACS: Чтобы отследить реакцию убийцы озона на свет, пришлось обогнать молекулы
JACS: Чтобы отследить реакцию убийцы озона на свет, пришлось обогнать молекулы
EUSEM: Половина всех пациентов с сепсисом умирает в течение двух лет
EUSEM: Половина всех пациентов с сепсисом умирает в течение двух лет

Новости компаний, релизы

На старт! Внимание! MITEX!
Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
«Неделя без турникетов» проходит на предприятиях «Вертолетов России»
Школьных учителей приобщат в современной науке