La struttura schematica del dispositivo BPVE 2D. Credito:LI Yue
L'effetto fotovoltaico di massa (BPVE) è ampiamente utilizzato nella generazione di elettricità. In quanto processo di trasferimento di energia dai fotoni agli elettroni e di formazione di tensione all'interno del materiale ferroelettrico, BPVE agisce come una diga, sollevando "acqua" (tensione) per generare "energia" (correnti elettriche). I ricercatori hanno realizzato un'elevata fototensione oltre il limite teorico di Shockley-Queisser (SQ) in studi precedenti, tuttavia, la densità della fotocorrente generata con i metodi convenzionali rimane relativamente bassa.
In uno studio pubblicato su Nature Communications , un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Zeng Hualing e dal Prof. Gong Ming dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia cinese delle scienze ha realizzato una notevole densità di fotocorrente in un materiale bidimensionale (2D) CuInP 2 S6 (CIPS) con struttura a strati van der Waals (vdW). Hanno ottenuto un controllo misurabile sull'entità di BPVE in condizioni di campo elettrico applicato, campo di luce incidente e campo di temperatura.
Sulla base delle caratteristiche dello spessore atomico del materiale ferroelettrico stratificato e della debole forza vdW tra gli strati, i ricercatori hanno costruito una struttura verticale combinando il grafene con un paio di strati di CIPS. In questo modo, hanno ottenuto un'elevata densità di fotocorrente senza distorsione applicata, realizzando il controllo misurabile sull'entità della BPVE. Inoltre, attraverso la regolazione e il controllo delle fotocorrenti, i ricercatori hanno verificato che la polarizzazione ferroelettrica bidimensionale è il principale meccanismo fisico del BPVE potenziato.
Inoltre, alterando lo spessore degli strati ferroelettrici bidimensionali, i ricercatori hanno dimostrato chiaramente la transizione dimensionale di BPVE. E hanno scoperto che le prestazioni del fotovoltaico 2D rientravano tra il fotovoltaico di massa 1D e 3D, indicando che la dimensionalità del dispositivo era uno dei fattori chiave nello sviluppo del fotovoltaico ad alta efficienza basato su BPVE.
I risultati evidenziano il potenziale dei materiali ferroelettrici 2D ultrasottili per lo sviluppo delle celle solari di terza generazione con un'elevata efficienza oltre il limite SQ fondamentale. + Esplora ulteriormente
