壓電光電子學效應可增強太陽能電池效率

壓電效應是壓電材料在應力作用下產(chǎn)生形變時出現(xiàn)的一種內(nèi)部電勢的現(xiàn)象，廣泛應用于微機械傳感、器件驅動和能源領域。對于氧化鋅、氮化鎵等半導體材料，由于同時具有壓電性和半導體性，壓電效應可以改變金屬-半導體的界面勢壘和p-n結的輸運性質(zhì)，這就是壓電電子學。如果器件在源極或漏極中有一端或兩端是肖特基接觸的，當激光照射在源極或漏極時，由于壓電效應、光激發(fā)和半導體特性的三相耦合，可以產(chǎn)生一種新的效應，即壓電光電子學效應。壓電光電子學可以利用壓電電場來調(diào)控載流子的產(chǎn)生、傳輸、分離和復合，在發(fā)光二極管、光探測和太陽能電池等領域中都有廣泛的應用。該效應是佐治亞理工學院王中林教授小組2009年首次發(fā)現(xiàn)的.

納米線太電池在自驅動納米系統(tǒng)和柔性電子學上有很大的應用前景。對于CdS、ZnO、CdTe等壓電半導體材料太陽能電池，其因材料生長，器件制備及應用中引入的應力，會對電池性能產(chǎn)生很大的影響。佐治亞理工學院王中林院士和他的博士后潘曹峰在《納米快報》(NanoLetters)上報道了一種基于單根單晶外延Cu2S/CdS芯-殼結構納米線的太陽能電池，并且研究了壓電光電子學效應對該太陽能電池性能的調(diào)制。當該納米線太陽能電池受到應力時，納米光電子學效應能有效提高光生電子-空穴對的分離和傳輸，電池的性能可提高多達70%。壓電光電子學效應提供了一種新的提高太陽能電池，尤其是柔性太陽能電池性能的思路和方法，在自驅動、環(huán)境監(jiān)測，甚至國防科技方面都將有很大的應用前景。