如果將三種不同的材料周期性地排列在一個(gè)晶格中，鐵電晶體的光電效應(yīng)可以增加1000倍。馬丁路德大學(xué)哈雷-維滕貝格分校（MLU）的研究人員在一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)。他們通過創(chuàng)造鈦酸鋇、鈦酸鍶和鈦酸鈣的結(jié)晶層來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，并將其交替放置在彼此的頂部。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（ScienceAdvances）雜志上，這可能會(huì)大大增加太陽能電池的效率。

目前，大多數(shù)太陽能電池是基于硅的，然而，其轉(zhuǎn)換效率是有限的。這促使研究人員研究新材料，如鐵電體，如鈦酸鋇，一種由鋇和鈦組成的混合氧化物。鐵電材料意味著該材料在空間上分離了正負(fù)電荷，MLU的SiLi-nano創(chuàng)新能力中心的物理學(xué)家AkashBhatnagar博士解釋道："電荷分離導(dǎo)致了一種不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，使電力可以從光中產(chǎn)生。與硅不同，鐵電晶體不需要所謂的pn結(jié)來產(chǎn)生光伏效應(yīng)，換句話說，沒有正負(fù)摻雜層。這使得生產(chǎn)太陽能電池板變得更加容易?！?/p>

然而，純鈦酸鋇不吸收太多太陽光，因此產(chǎn)生的光電流相對(duì)較低。最新的研究表明，將不同材料的極薄層結(jié)合起來，可以大大增加太陽能產(chǎn)量。重要的是，鐵電材料與準(zhǔn)電材料交替使用。雖然后者沒有分離的電荷，但在某些條件下，例如在低溫下或當(dāng)其化學(xué)結(jié)構(gòu)被輕微改變時(shí)，它也可以成為鐵電材料。

Bhatnagar的研究小組發(fā)現(xiàn)，如果鐵電層不僅與一個(gè)，而且與兩個(gè)不同的準(zhǔn)電層交替使用，那么光伏效應(yīng)會(huì)大大增強(qiáng)。MLU的博士生、該研究的第一作者YeseulYun解釋說："我們將鈦酸鋇嵌入鈦酸鍶和鈦酸鈣之間。這是通過用高功率激光汽化晶體并將其重新沉積在載體基底上實(shí)現(xiàn)的。這產(chǎn)生了一種由500層組成的材料，其厚度約為200納米。"

超晶格的結(jié)構(gòu)表征。(A)從樣品SBC222獲得的橫截面STEM。(B)掃描區(qū)域的一部分的高分辨STEM。該示意圖描述了單元格的排列。在（C）BTO，（D）SBC555，（E）SBC252和（F）SBC222的（103）反射周圍獲得RSM。星形和黃色箭頭分別表示STO基底和來自SL的衛(wèi)星峰。

在進(jìn)行光電測(cè)量時(shí)，用激光照射這種新材料。結(jié)果甚至讓研究小組感到驚訝：與類似厚度的純鈦酸鋇相比，電流強(qiáng)度高達(dá)1000倍--盡管作為主要光電成分的鈦酸鋇的比例減少了近三分之二。AkashBhatnagar解釋，晶格層之間的相互作用似乎導(dǎo)致了更高的許可率--換句話說，由于光子的激發(fā)，電子能夠更容易流動(dòng)。測(cè)量結(jié)果還表明，這種效應(yīng)非常穩(wěn)?。涸诹鶄€(gè)月的時(shí)間里，它幾乎保持不變。

現(xiàn)在必須做進(jìn)一步的研究，以找出導(dǎo)致這種突出的光電效應(yīng)的確切原因。Bhatnagar相信，新概念所展示的潛力可以在太陽能電池板中得到實(shí)際應(yīng)用。該層結(jié)構(gòu)在所有溫度范圍內(nèi)顯示出比純鐵電體更高的產(chǎn)量。晶體也明顯更耐用，而且不需要特殊的包裝。