Avançar para o conteúdo principal

Recent discovery may give solar cells 1,000% more power



 Researchers at Martin Luther University Halle-Wittenberg achieved an increase in the photovoltaic effect of ferroelectric crystals by a factor of 10 by creating crystalline layers of barium titanate, strontium titanate and calcium titanate, which they alternately placed on top of one another. 


Their findings, which were published in the journal Science Advances, could significantly increase the efficiency of solar cells.


In their paper, the researchers explained that most solar cells are currently silicon-based, which means that their efficiency is limited. This is what prompted them to examine the properties of barium titanate, a mixed oxide made of barium and titanium. 


“Ferroelectric means that the material has spatially separated positive and negative charges,” Akash Bhatnagar, co-author of the study, said in a media statement. “The charge separation leads to an asymmetric structure that enables electricity to be generated from light.” 


COMPARED TO PURE BARIUM TITANATE OF A SIMILAR THICKNESS, THE CURRENT FLOW WAS UP TO 10 TIMES STRONGER


Unlike silicon, ferroelectric crystals do not require a so-called pn junction to create the photovoltaic effect, in other words, no positively and negatively doped layers. This makes it much easier to produce solar panels.


Bhatnagar explained that pure barium titanate does not absorb much sunlight and consequently generates a comparatively low photocurrent. However, the latest research has shown that combining extremely thin layers of different materials significantly increases the solar energy yield. 


“The important thing here is that a ferroelectric material is alternated with a paraelectric material. Although the latter does not have separated charges, it can become ferroelectric under certain conditions, for example at low temperatures or when its chemical structure is slightly modified,” the physicist said. 


Bhatnagar’s research group discovered that the photovoltaic effect is greatly enhanced if the ferroelectric layer alternates not only with one but with two different paraelectric layers.


Thus, they embedded the barium titanate between strontium titanate and calcium titanate. This was achieved by vaporizing the crystals with a high-power laser and redepositing them on carrier substrates. This produced a material made of 500 layers that are about 200 nanometres thick.


When conducting the photoelectric measurements, the new material was irradiated with laser light. The result was unexpected: compared to pure barium titanate of a similar thickness, the current flow was up to 10 times stronger – and this even though the proportion of barium titanate as the main photoelectric component was reduced by almost two thirds. 


“The interaction between the lattice layers appears to lead to a much higher permittivity – in other words, the electrons are able to flow much more easily due to the excitation by the light photons,” Bhatnagar said. The measurements also showed that this effect is very robust: it remained nearly constant over a six-month period. 


The scientist also said further research must now be done to find out exactly what causes the outstanding photoelectric effect. Yet, he is confident that the potential demonstrated by the new concept can be used for practical applications in solar panels. 


“The layer structure shows a higher yield in all temperature ranges than pure ferroelectrics. The crystals are also significantly more durable and do not require special packaging.” 


https://www.mining.com/recent-discovery-may-give-solar-cells-a-thousand-times-more-power/

Comentários

Notícias mais vistas:

Drones russos atingem dois navios civis no mar Negro

Drones russos atingiram dois navios civis com bandeira estrangeira no mar Negro na noite de quinta-feira, segundo as autoridades ucranianas. De acordo com Oleksii Kuleba, vice-primeiro-ministro ucraniano responsável pela Reconstrução, os drones atingiram um navio com bandeira de São Cristóvão e Neves e outro com bandeira panamiana, causando um morto e cinco feridos. Um dos marinheiros feridos está em estado crítico, adiantou Kuleba. "É mais uma prova de que a Rússia trava uma guerra contra a liberdade de navegação, o comércio internacional e a segurança alimentar global", escreveu. O governador da região ucraniana de Odessa, Oleh Kiper, afirmou que os navios já retomaram a marcha. Os ataques ocorreram numa vaga de ofensivas russas durante a noite em várias zonas da Ucrânia. Kiper acrescentou que ataques no sul da região de Odessa provocaram um incêndio num parque de camiões, que matou uma pessoa e feriu outras quatro. Pelo menos quatro pessoas ficaram ainda feridas noutro ata...

Calçada portuguesa mata mais em Lisboa: Carlos Moedas muda de passeios "progressivamente"

 Tese de doutoramento no ISCTE mostra que quedas no passeio estão na origem de muitas mortes por pneumonia Ricardo Antunes, sociólogo e doutorado em Sociologia, investigou as causas remotas de 1935 óbitos hospitalares: 944 em Lisboa e 991 em Beja. “Surpreendentemente, percebi que na capital há mais mortes por pneumonia”, relata à CNN Portugal. Essa constatação deixou-o surpreendido. “Como é que a região mais rica do país, com os hospitais mais diferenciados, os melhores técnicos e a melhor tecnologia de saúde, ainda tem tantos casos fatais de uma infeção respiratória como a pneumonia?”, questionou-se o sociólogo. Ao reconstruir a história clínica dos falecidos, encontrou um padrão. “As informações nos registos de saúde mostram, claramente, que um número significativo dessas vítimas tinha, na sua história recente, um episódio de queda na via pública”, relata o enfermeiro, que se doutorou em Sociologia no ISCTE, Instituto Universitário de Lisboa. Um dos capítulos da sua tese, sobre d...

Sobe para 100 o número de feridos em colisão entre dois comboios em Bedford, Inglaterra. Nove pessoas em estado crítico

Comboios que colidiram ligam a cidade de Bedford ao aeroporto de Luton, em Londres.  Um maquinista morreu.  Subiu para 100 o número de feridos numa colisão entre dois comboios da East Midlands Railways, em Bedford, Inglaterra, esta sexta-feira. Até ao momento, o único morto registado foi o maquinista de um dos comboios. Nove pessoas estão em estado crítico, de acordo com as informações adiantadas pelas autoridades locais.  Recorde-se que o acidente ocorreu pouco depois das 17h00.  Os comboios que colidiram ligam a cidade de Bedford ao aeroporto de Luton, em Londres.  O Departamento de Investigação de Acidentes Ferroviários está em contacto com a Polícia britânica para se apurarem os factos do sucedido.   O rei britânico Carlos III já reagiu e disse estar "profundamente entristecido" com o acidente. "Os seus pensamentos e condolências estão com a família do falecido e com todos os feridos ou afetados por este trágico incidente", acrescentou.  Sobe ...