改進太陽能電池設(shè)計對于改善能耗是必不可少的?？茖W(xué)家們最近致力于使太陽能電池更加高效，靈活和便攜，以使其能夠集成到日常應(yīng)用中。因此，已經(jīng)開發(fā)了新穎的輕質(zhì)且柔性的薄膜太陽能電池。然而，將效率與靈活性結(jié)合起來并不容易。為了使一種材料(通常是一種半導(dǎo)體)高效，它必須有一個小的“帶隙”(激發(fā)電荷載流子以進行導(dǎo)電所需的能量)，并且應(yīng)該吸收并將大部分陽光轉(zhuǎn)化為電能。迄今為止，還沒有開發(fā)出適合薄膜太陽能電池的有效吸收體。

通常，半導(dǎo)體中的電荷載流子是在成對的帶負電的電子和帶正電的“空穴”(基本上是電子的“不存在”)中產(chǎn)生的。為了有效地導(dǎo)電，這些電子和空穴需要分開。一類稱為“鐵電體”的材料由于其自發(fā)的“電極化”(類似于鐵中的自發(fā)磁化現(xiàn)象)而可以極大地促進這種分離。然而，由于大的帶隙和差的光電轉(zhuǎn)換，他們看到了有限的光伏應(yīng)用。

在《應(yīng)用材料與界面》上發(fā)表的一項新研究中，韓國科學(xué)家解決了這一問題，并提出了一種新的解決方案，以“抗鈣鈦礦”氧化物的形式表示為Ba 4 Pn 2 O，其中Pn替代了砷(As)。或銻(Sb)。使用密度泛函理論計算，科學(xué)家研究了抗鈣鈦礦氧化物的各種物理性質(zhì)，并發(fā)現(xiàn)它們表現(xiàn)出自發(fā)的電極化，從而使其具有鐵電性質(zhì)。仁川國立大學(xué)的Youngho Kang教授主持了這項研究，他解釋說：Ba 4 Pn 2的最小能量構(gòu)型在O結(jié)構(gòu)中，我們發(fā)現(xiàn)O離子和Ba離子在相反的方向上偏離了它們的原始位置。這些位移引起非零極化，這是鐵電的經(jīng)典特征。”

由于自發(fā)極化有助于電子-空穴對的分離，因此暗示抗鈣鈦礦氧化物可以有效地提取電荷載流子。此外，計算結(jié)果表明，它們的帶隙非常適合有效吸收陽光，甚至允許非常薄的Ba 4 Pn 2 O層產(chǎn)生大量的光電流。

如此有希望的結(jié)果使科學(xué)家對薄膜太陽能電池的未來前景感到興奮?？到淌谕茰y，“我們的研究結(jié)果是一個堅定的確認antiperovskites可以用于薄膜太陽能電池效率的吸收。鑒于其多功能性，可以有針對這些太陽能幾個現(xiàn)實生活中的應(yīng)用細胞，甚至充手機時的陽光而且，它們的靈活性可以允許制造自動駕駛的可穿戴設(shè)備，例如智能手表。”