德國馬丁路德大學（MartinLutherUniversity）Halle-Wittenberg（MLU）的研究人員利用自組裝的三維納米復合薄膜，開發(fā)出一種基于所謂反常光生伏特效應(yīng)的新型太陽能電池結(jié)構(gòu)。

這種效應(yīng)只與某些類型的半導體材料有關(guān)，當光伏器件提供高于相應(yīng)半導體的帶隙的開路電壓，同時顯示出非常差的短路電流時，就會發(fā)生這種效應(yīng)。

產(chǎn)生這種效應(yīng)的材料通常具有較低的功率轉(zhuǎn)換效率。因此，它們從未應(yīng)用于商業(yè)光伏生產(chǎn)。然而，德國研究人員聲稱，他們的新型“納米復合”細胞結(jié)構(gòu)在克服這一挑戰(zhàn)方面取得了一些進展。

學者們在一種層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的金中使用了氧化鎳（NiO）納米柱。采用脈沖激光沉積（PLD）技術(shù)，在鈦酸鍶（SrTiO3）單晶襯底上生長了這種結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，垂直于電池層的氧化鎳帶充當了電子傳輸?shù)目燔嚨馈?/p>

研究人員AkashBhatnagar說：“這正是電子穿過每一個水平層所阻礙的傳輸。新的結(jié)構(gòu)實際上將電池的電輸出提高了五倍。”

他們說，實驗中使用的材料可以自己形成所需的結(jié)構(gòu)，無需外部干預。

科學家們解釋說：“與純鈦酸鉛和均勻的金相薄膜相比，納米復合薄膜顯示出更好的光電性能。”

該研究小組現(xiàn)在將開始評估除氧化鎳以外的其他材料，并評估太陽能電池用于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的潛力。他們描述了他們在“具有三維結(jié)構(gòu)的納米復合材料及其對光電效應(yīng)的影響”方面的研究，該研究最近發(fā)表在《納米快報》上。

什么是反常光生伏特效應(yīng)

反常光生伏特效應(yīng)指從熱力學觀點，半導體器件所能產(chǎn)生的最大光生伏特電壓應(yīng)等于它的能帶隙的寬度電壓。但有些半導體和絕緣體，如ZnS,當用紫外光照射時，能產(chǎn)生開路電壓比它的能帶隙寬高的光生伏特電壓.這種現(xiàn)象稱為反常光生伏特效應(yīng)。

這種效應(yīng)所產(chǎn)生的都是指開路電壓較高，有些情況下，能產(chǎn)生高達上千伏；但在閉路有電流時，則能產(chǎn)生很小的功率。因此，能產(chǎn)生反常光生伏特效應(yīng)的材料，目前還都不能實用。

什么材料才能發(fā)生反常光生伏特效應(yīng)？

根據(jù)大量數(shù)據(jù)總結(jié)，梅茲提出假設(shè)；只有材料內(nèi)含有一些簡單的單元，每單元產(chǎn)生的光生伏特電壓經(jīng)串聯(lián)，使總電壓升高的材料，才能成為具有反常光生伏特效應(yīng)的材料。根據(jù)梅茲的假設(shè)可知，下列三種材料能產(chǎn)生反常光生伏特效應(yīng)：

多晶材料，每一微晶可視為一光伏特電池；整個多晶的微晶電壓串聯(lián)起來的電壓就可具有比它的能帶隙寬高的電壓。

某些鐵電材料能發(fā)展成鐵電條狀疇；每個疇也可視為一個光伏特電池，它們串起來也可獲得較高的光生伏特電壓。

具有非中心對稱結(jié)構(gòu)的單晶可產(chǎn)生巨大的光生伏特電壓。這種情況特別稱為體光生伏特效應(yīng)。