壓電光電子學(xué)效應(yīng)可增強太陽能電池效率

壓電效應(yīng)是壓電材料在應(yīng)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(yīng)用于微機械傳感、器件驅(qū)動和能源領(lǐng)域。對于氧化鋅、氮化鎵等半導(dǎo)體材料，由于同時具有壓電性和半導(dǎo)體性，壓電效應(yīng)可以改變金屬-半導(dǎo)體的界面勢壘和p-n結(jié)的輸運性質(zhì)，這就是壓電電子學(xué)。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(dāng)激光照射在源極或漏極時，由于壓電效應(yīng)、光激發(fā)和半導(dǎo)體特性的三相耦合，可以產(chǎn)生一種新的效應(yīng)，即壓電光電子學(xué)效應(yīng)。壓電光電子學(xué)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(fù)合，在發(fā)光二極管、光探測和太陽能電池等領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。該效應(yīng)是佐治亞理工學(xué)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(qū)動納米系統(tǒng)和柔性電子學(xué)上有很大的應(yīng)用前景。對于CdS、ZnO、CdTe等壓電半導(dǎo)體材料太陽能電池，其因材料生長，器件制備及應(yīng)用中引入的應(yīng)力，會對電池性能產(chǎn)生很大的影響。佐治亞理工學(xué)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(jié)構(gòu)納米線的太陽能電池，并且研究了壓電光電子學(xué)效應(yīng)對該太陽能電池性能的調(diào)制。當(dāng)該納米線太陽能電池受到應(yīng)力時，納米光電子學(xué)效應(yīng)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(xué)效應(yīng)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(qū)動、環(huán)境監(jiān)測，甚至國防科技方面都將有很大的應(yīng)用前景。