揭示有机-无机钙钛矿光伏效应的起源

(Nanowerk新闻）由 RIKEN 研究人员领导的团队研究了特殊晶体如何将光转化为电能（Angewandte Chemie, “Bulk photovoltaic effect along the nonpolar axis in organic-inorganic hybrid perovskites”）。他们的发现将有助于提高其效率，这可能导致晶体被用于太阳能电池。太阳能电池通过称为光伏效应的现象将光转化为电能。绝大多数太阳能电池由两个楔在一起的半导体组成——一个具有过量电子，另一个则缺乏电子。这是因为该设置具有高转换效率。但另一种光伏效应也引起了人们的关注——体光伏效应，因其只涉及单一材料而得名。虽然其转换效率目前相当低，但最近的研究提出了提高其效率的方法。 有机-无机杂化钙钛矿沿非极轴的体光伏效应示意图。黄色箭头代表光的光子，而蓝色和绿色的云分别代表电子和空穴。红色箭头是偏振轴。 (© WILEY-VCH Verlag) 关于体光伏效应如何发挥作用一直存在很多争议。最初人们认为是材料内极化产生的电场引起了这种效应，但最近有一种新的解释正在流行。在这种新机制中，光使材料中的电子云发生偏移，这些偏移会传播，从而产生电流。该电流具有吸引人的特性，包括超快响应和无耗散传播。有机-无机杂化材料 钙钛矿 （OIHP）在制造光电器件方面具有巨大潜力。 OIHP 中的体光伏效应通常归因于旧的宏观极化机制。 RIKEN 新兴物质科学中心的 Taishi Noma 表示：“材料中的内置电场通常被认为是 OIHP 中体光伏效应的起源，但没有确凿的证据。”现在，通过详细研究 OIHP 晶体中的体光伏效应，Noma 和他的合作者找到了与位移机制一致的证据，并排除了宏观偏振机制。具体来说，他们在 OIHP 中观察到沿非极轴的体光伏效应，这无法用宏观极化机制来解释。该团队的结果强调了材料晶体对称性的重要性。获得的见解将帮助研究人员通过定制 OIHP 的对称性来优化其特性。特别是，这些见解可能有助于提高 OIHP 将光转化为电能的效率。诺玛和他的团队现在打算探索其他种类的材料。 “原则上，移位电流也可以在其他类别的材料中产生，例如液晶和有机分子晶体，”诺玛说。 “我们希望将这项研究扩展到其他材料。”

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• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64315.php