Учёные разработали структуру, которая поможет создать солнечные батареи будущего
Объемный фотоэффект широко используется в электронике. В процессе передачи энергии от фотонов к электронам и образования напряжения внутри сегнетоэлектрического материала. Объемный фотоэффект действует как плотина, поднимая «воду» (напряжение) для генерации «энергии» (фототока). На протяжении многих лет считалось, что у такого преобразования есть предел — предел Шокли-Кайссера.
Этот предел означает, что в полупроводниках с одним p-n-переходом эффективность преобразования солнечного излучения в электричество не может превысить теоретического значения 34%. На практике предельное значение достигало 26%, однако исследователи в более ранней работе смогли преодолеть теоретический предел Шокли-Кайссера. Тем не менее, плотность фототока, генерируемого традиционными методами, остается относительно низкой.
Основываясь на толщине слоистого сегнетоэлектрического материала и силе межмолекулярного притяжения между слоями, исследователи сформировали вертикальную структуру, объединив графен с парой слоев CuInP2 S6. Так удалось достигнуть высокой плотности фототока.
Более того, изменяя толщину двумерных сегнетоэлектрических слоев, исследователи четко продемонстрировали, что двухмерные фотоэлектрические элементы производительнее одномерных, но менее производительны, чем трехмерные, что указывает на то, что размерность устройства — один из ключевых факторов.
Полученные данные подчеркивают потенциал ультратонких 2D-сегнетоэлектриков для разработки солнечных панелей третьего поколения с высокой эффективностью, превышающей фундаментальный предел SQ — 34%.
Исследование опубликовано в Nature Communications.
