劳伦斯伯克利国度尝试室的研讨人员发明一种新的方式，可克服传统固态太阳能电池带隙电压的限定，使半导体薄膜材料可产生光伏效应。

　　该研讨小组研讨利用的是铋铁氧体－利用铋、铁和氧制作的陶瓷。铋铁氧体是多铁氧体，同时表现出铁电和铁磁性子。

　　铁电性是指经由过程电场逆转，材料的自觉电极化；而铁磁性是指物质表现出永久磁矩的特色。

　　研讨人员发明，在纳米空间里，因为其三方晶体的扭曲布局，铋铁氧体可以产生光伏效应。研讨人员可经由过程电场把持晶体布局，节制其光电特色。

　　“我们很高兴在多铁氧体材料的纳米空间找到了之前没有发明的特色，”JanSeidel说。他是一名物理学家，同时任职于伯克利尝试室材料科学部和加州大年夜学伯克利分校物理系。

　　“我们现在正把这个观点应用到出产更高效力的能源设备，”他增补说。

　　传统的固态太阳能电池有正-负极联接－正极半导体层和负电子层之间的联接。这些层是光伏效应的关头。

　　当太阳能电池接收来自太阳的光子时，光子的能量会产生电子空***对，这些空***对在耗竭辨别隔，也就是藐小的正－负联接区，然后被汇集为电力。

　　但是，这个过程须要光子穿透耗竭区的物质。他们的能量也必需准确地匹配了半导体的电子能带隙能量，也就是半导体价带和传导能带之间的差距，这里没有电子状态的存在。

　　“传统固态光电器件可以产生的最大年夜电压便是其电子能隙，”Mr.Seidel师长西席解释说。“即便是所谓的串连细胞－此中有一些半导体正－负接洽的堆积，其能产生的光电电压也是有限的，因为光穿透的深度是有限的。”

　　研讨小组发明，用白光照耀铋铁氧体可以在1至2纳米宽的微不雅地区内产生光电电压。这类电压光鲜明显高于铋铁氧体的约2.7伏特的电子带隙。

　　这类新方式可以在200微米的距离内产生约16伏特的电压。据证明，电压在原则上是线性可扩展性的，这注解更大年夜的距离可产生更高的电压。

　　新方式还采取了光伏发电畴壁，这些畴壁经由过程量铁氧体材料的二维薄层作为过渡区，可分开不合的铁电或铁磁机能。

　　在畴壁上，铋铁氧体的极化标的目标产生转变，从而可以产生静电势。该材料的菱形晶体可以或许被引诱构成畴壁，可以71度、109度或180度地转变电场极化，从而产生光伏效应。

　　该小组还可利用200伏的电脉冲来转变光伏效应的极性或将其完整封锁。Seidel师长西席和他的同事称，这类可控性的光伏效应从未在传统的光伏体系中呈现，这类新方式为在纳米光学和纳米电子学的新利用展平了途径。