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:

Rendas congeladas “desesperam” proprietários e inquilinos apontam despejos como medida “oportunista”

Foto: Rodolfo Alexandre Reis  Luís Menezes Leitão, presidente da Associação Lisbonense de Proprietários diz que as propostas do Governo sobre o descongelamento das rendas são “minúsculas” e que mesmo em relação ao despejos “falta muito por esclarecer”. Já António Machado, líder da Associação de Inquilinos Lisbonenses considera que aumentar a liberalização dos contratos significa que “a parte mais fraca ainda fica mais fraca”. Concordam em discordar. É desta forma que os proprietários e inquilinos olham para o conjunto de medidas apresentadas pelo Governo sobre o novo regime do arrendamento urbano (NRAU). No lado da Associação Lisbonense de Proprietários (ALP), o presidente Luís Menezes Leitão, lamenta que o congelamento das rendas antigas a 1990, um dos principais cavalos de batalha da ALP se mantenha praticamente inalterado. “As alterações são minúsculas e só têm significado relativamente a inquilinos que ganhem acima de cinco salários mínimos mensais e mesmo assim estabelece a fi...

Híbridos plug-in falham promessa climática: emissões de CO2 são 4,6 vezes acima do esperado

Foto: JORGE SILVA / REUTERS  Os veículos híbridos plug-in estão a emitir muito mais CO2 do que indicam os testes de homologação. As emissões reais já são 4,6 vezes superiores aos valores oficiais, segundo um novo estudo. O estudo conclui que a utilização do modo eléctrico caiu de 26% nos veículos matriculados em 2021 para apenas 17% nos registados em 2023  Apesar das suas baterias maiores e autonomias eléctricas cada vez mais elevadas, os veículos híbridos plug-in estão a emitir muito mais dióxido de carbono (CO₂) do que indicam os testes de homologação. Um novo estudo do Conselho Internacional de Transporte Limpo (ICCT, na sigla inglesa) conclui que as emissões reais destes veículos continuam a afastar-se dos valores oficiais, levantando dúvidas sobre o seu contributo efectivo para a descarbonização do transporte rodoviário. A análise incidiu sobre cerca de 920 mil veículos matriculados na Europa entre 2021 e 2023, com base nos dados recolhidos pelos próprios automóveis e com...

Carrinhos inteligentes são o futuro, mas fazem-nos gastar mais dinheiro no supermercado

  Os carrinhos de compras equipados com ecrãs e Inteligência Artificial (IA) ainda não são a norma em Portugal, mas já não são apenas ficção científica. Na verdade, um novo estudo concluiu que estão a mudar a forma como enchemos os cestos. Conduzida pela Bayes Business School, a investigação analisou 12.418 sessões de compras ao longo de um mês numa conhecida cadeia de supermercados alemã. Destas, cerca de 76% foram feitas com recurso a carrinhos inteligentes , equipados com tablets no guiador que permitem o seguinte: Digitalizar listas de compras; Receber recomendações personalizadas; Navegar pela loja; Pagar sem passar pela caixa. Os números mostram que quem usa estes carrinhos gasta, em média, mais 32% do que quem faz compras à moda antiga. A diferença é ainda mais notória ao fim de semana e durante a tarde , alturas em que os consumidores parecem mais recetivos às sugestões do ecrã. Em 2022, a Amazon lançou carrinhos de compras inteligentes em algumas lojas da Whole Foods. ...