Las células solares y las tecnologías de detección de luz podrían hacerse más eficientes aprovechando una propiedad inusual debido a deformaciones y defectos en sus estructuras.
Investigadores del Departamento de Física de la Universidad de Warwick han descubierto que el gradiente de deformación es decir, deformación no homogénea en las células solares, a través de la fuerza física o inducida durante el proceso de fabricación, puede evitar que los portadores fotoexcitados se recombinen, lo que lleva a una mejoraeficiencia de conversión de energía solar. Los resultados de sus experimentos han sido publicados en Comunicaciones de la naturaleza .
El equipo de científicos utilizó una película delgada epitaxial de BiFeO3 cultivada en sustrato LaAlO3 para determinar el impacto de la deformación no homogénea en la capacidad de la película para convertir la luz en electricidad al examinar cómo su gradiente de tensión afecta su capacidad para separar los portadores fotoexcitados.
La mayoría de las células solares comerciales están formadas por dos capas que crean en su límite una unión entre dos tipos de semiconductores, tipo p con portadores de carga positiva vacantes de electrones y tipo n con portadores de carga negativa electrones., la unión de los dos semiconductores sostiene un campo interno que divide los portadores fotoexcitados en direcciones opuestas, generando una corriente y voltaje a través de la unión. Sin tales uniones, la energía no se puede cosechar y los portadores fotoexcitados se recombinarán rápidamente eliminando cualquiercarga eléctrica.
Descubrieron que el gradiente de deformación puede ayudar a prevenir la recombinación separando los agujeros de electrones excitados por la luz, mejorando la eficiencia de conversión de las células solares. La película BiFeO3 / LaAlO3 también exhibió algunos efectos fotoeléctricos interesantes, como la fotoconductividad persistente mejora eléctricaconductividad. Tiene aplicaciones potenciales en sensores de luz UV, actuadores y transductores.
El Dr. Mingmin Yang de la Universidad de Warwick dijo: "Este trabajo demostró el papel crítico del gradiente de deformación en la mediación de las propiedades fotoeléctricas locales, que en gran medida se pasó por alto anteriormente. Al diseñar tecnologías fotoeléctricas para aprovechar el gradiente de deformación, podríamos aumentar potencialmenteLa eficiencia de conversión de las células solares y mejorar la sensibilidad de los sensores de luz.
"Otro factor a tener en cuenta son los límites de grano en las células solares policristalinas. En general, los defectos se acumulan en los límites de los granos, lo que induciría una recombinación fotoportadora, limitando la eficiencia. Sin embargo, en algunas células solares policristalinas, como las células solares CdTe, los límites de grano promoverían la colección de fotoportadores, donde el gradiente de deformación gigante podría desempeñar un papel importante. Por lo tanto, debemos prestar atención al gradiente de deformación local cuando estudiamos las relaciones estructura-propiedades en las células solares y el sensor de luzmateriales "
Anteriormente, se pensaba que el efecto de esta tensión en la eficiencia era insignificante. Con la miniaturización creciente de las tecnologías, el efecto del gradiente de tensión se magnifica en tamaños más pequeños. Por lo tanto, al reducir el tamaño de un dispositivo usando una de estas películas, ella magnitud del gradiente de deformación aumenta dramáticamente
El Dr. Yang agrega: "El efecto inducido por el gradiente de tensión, como el efecto flexo-fotovoltaico, la migración iónica, etc., sería cada vez más importante en las dimensiones bajas"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Warwick . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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