太阳能电池的应变梯度可以提高太阳能转换效率

太阳能电池和光传感技术可以通过利用其结构缺陷和变形所产生的独特特性来提高效率。

物理系的科学家们，华威大学，发现太阳能电池中的应变梯度(即非均匀应变)，通过物理力或制造过程中产生的应变梯度，能够防止光激载流子重新组合，从而提高太阳能转换效率。研究结果已在自然通讯．

研究小组使用了BiFeO的外延薄膜_3.生长在LaAlO_3.通过研究薄膜的应变梯度如何影响其隔离光激载流子的潜能，从而发现不均匀变形对薄膜光电化能力的影响。

大多数商用太阳能电池都有两层，在两层的边界处形成两种半导体的连接点，n型带负电荷载流子(电子)和p型带正电荷载流子(电子空位)。

在吸收光后，两个半导体的连接处会经历一个内部场，将光激载流子向相反的方向分离，并在连接处产生电流和电压。如果没有这样的结合点，能量就不能被利用，光激发的载流子就会很快地重新结合，从而消除任何电荷。

科学家们发现，通过隔离光激发的电子空穴，应变梯度有助于防止重组，从而提高太阳能电池的转换效率。的BiFeO_3./ LaAlO_3.薄膜还表现出一些令人兴奋的光电效应，如持久的光电导率(增强的电导率)。它在传感器、驱动器和紫外光传感器方面有很好的应用前景。

这项工作证明了应变梯度在调解局部光电特性中的关键作用，这在以前是被忽视的。通过利用应变梯度的光电工程技术，我们有可能提高太阳能电池的转换效率和提高光传感器的灵敏度．

杨明敏博士，华威大学

杨继续说道,“另一个需要考虑的因素是多晶太阳能电池的晶界。通常，缺陷会在晶界处积累，从而导致光载复合，限制了效率”。

杨进一步补充道:“然而，在一些多晶太阳能电池中，如CdTe太阳能电池，晶界将促进光载体的收集，其中巨大的应变梯度可能发挥重要作用。因此，在研究太阳能电池和光传感器材料的结构-性能关系时，需要注意局部应变梯度欧洲杯足球竞彩”。

以前人们认为这种张力对效率的影响是可以忽略不计的。随着生长技术的小型化，应变梯度效应在较小尺寸处增强。因此，应变梯度的大小可以显著增加的尺寸缩小的设备使用这些薄膜之一。

杨博士继续说道:应变梯度诱导效应，如柔性光伏效应、离子迁移等在低维环境下将变得越来越重要”。

这项研究由英国研究与创新部的工程与物理科学研究理事会(EPSRC)提供资金支持。欧洲杯线上买球

来源:https://warwick.ac.uk/