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，是超过其理论的最高值的转换效率 — — 一个值称为肖克利-奎塞尔极限。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，博士，人也被称为是影印机背后的发明家之一德雷克塞尔大学物理系客座教授。

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将阳光转化为电力效率远远高于肖克利-奎塞尔极限会支配吸收几乎没有光在可见光谱中的材料 — — 只有紫外线。

弗里德金，是纸，主要的共同作者之一 47 年前当他发现将光转换成电力的物理机制发现一种现象，是新发现的基础 — — 一种不同于目前正在从事太阳能电池的方法。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。

“在传统的太阳能电池 — — 用半导体 — — 一个包含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，太阳光的吸收发生在两个区域之间的接口称为孔，”说阿波莱米，博士，研究助理教授在材料科学系和德雷克塞尔的工程学院和论文的共同作者之一。

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的能量，使他们能够腾出价带和移动到传导带水平 — — 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，正如弗里德金发现在 1969 年 — — 和团队验证与本研究 — — 这种限制也不是万能的也就是说可以提高太阳能电池。