太阳能转换突破的帮助下铁电体的先驱

设计师的太阳能电池很快就可能正投向更高，因为发现的一组研究人员揭示了一类能将太阳光转化成能量比那些当前正在使用的太阳能电池阵列更好的材料。他们的研究显示了如何使用一种材料中提取能量从太阳光光谱的一小部分，是其理论的最大值 — — 叫肖克利-奎塞尔极限值以上的转换效率。这一发现可能会导致更多的功率高效太阳能电池，被播种在近半个世纪的老发现由俄罗斯物理学家弗拉基米尔 · 弗里德金，客座教授的物理在德雷克萨尔，也被称为是影印机背后的发明家之一。

团队，其中包括德雷克塞尔大学的科学家们，Shubnikov 的俄罗斯科学院、 宾夕法尼亚大学和美国海军研究实验室晶体学研究所最近在自然光子学 》 杂志上公布其结果。他们的文章”电源转换效率超过在铁电的绝缘体，肖克利奎塞尔限制”解释他们是如何能够使用钛酸钡晶体比肖克利-奎塞尔极限将决定为材料，能够吸收几乎没有光在可见光谱 — — 只有紫外线更有效地将太阳光转换成电力。

弗里德金，是纸，主要的共同作者之一一些 47 年前，当他发现物理机制将光转化为电能 — — 一种不同于目前正在从事太阳能电池的方法观察一种现象，是新的研究结果的基础。机制依赖于收集”热”的电子，那些在之前他们失去他们的能量的激发下阳光，光伏材料进行额外的能量。虽然它相对较少受到注意直到最近，所谓的”批量光伏效应，”现在可能会彻底改变我们使用太阳能的关键。

太阳能的限制

太阳能能量转换已被限制到目前为止由于太阳能电池的设计和固有的使用，使他们的材料的电化学特性。

在德雷克斯的工程学院和论文的共同作者之一的研究教授阿波莱米说:”在传统的太阳能电池 — — 用半导体 — — 太阳光的吸收发生在两个含有过量的负电荷载流子，称为电子，和其他含有过量的阳性电荷载流子，叫孔，区域之间的接口”。

为了生成界面，就要有一股电流，电子-空穴对太阳光的光子必须激发电子对一定的能量，使他们能够腾出价带和移动到传导带 — — 这些两个乐队在能量水平的差异被称为”带隙”。这意味着在光伏材料，并不是所有可用的太阳光谱可以被转换电力。为高于带隙的阳光光子能量，激发的电子会失去它多余的能量作为热，而不是将其转换为电流。这一进程进一步减少了功率可以从太阳能电池中提取。

“光致载体产生的电压，和他们的流构成的电流。实用的太阳能电池发电，这是产品的电流和电压，”波莱米说。”这一电压，和因此得到的力量也受限制带隙。”

但是，弗里德金发现在 1969 年 — — 和团队验证与本研究 — — 这种限制并不是普遍的这意味着太阳能电池可以得到改善。

旧理论的新生活

弗里德金和他的同事在晶体学研究所在莫斯科学习铁电锑硫化碘化物 — — 没有任何交界处分离载体材料 — — 时观察不寻常的高电压时他假设晶体对称性可能是其显著的光伏特性的原点。他后来解释说这”批量光伏效应，”是非常薄弱，如何涉及到运输的照片产生超热电子在一个特定的方向，没有碰撞，导致电子的冷却。

这是能量的重要的因为太阳能发电转换从肖克利奎塞尔理论的限制基于假设，所有这些多余是能量的迷路的 — — 作为热量浪费了。但该小组的发现表明，不热电子的多余的能量都丢失，能量可以事实上，提取和作为电源之前热化。