El efecto fotovoltaico a granel (BPVE) es ampliamente utilizado en la generación de electricidad. Como proceso de transferencia de energía de fotones a electrones y de formación de voltaje dentro del material ferroeléctrico, el BPVE actúa como una represa, levantando "agua" (voltaje) para generar "energía" (corrientes eléctricas). Los investigadores se han dado cuenta de un alto voltaje fotovoltaico más allá del límite teórico de Shockley-Queisser (SQ) en estudios anteriores, sin embargo, la densidad de la fotocorriente generada a través de métodos convencionales sigue siendo relativamente baja.

En un estudio publicado en Nature Communications , un equipo de investigación dirigido por el Prof. Zeng Hualing y el Prof. Gong Ming de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China logró una notable densidad de fotocorriente en un material bidimensional (2D) CuInP ₂ S₆ (CIPS) con estructura en capas de van der Waals (vdW). Lograron un control medible sobre la magnitud de BPVE bajo la condición de campo eléctrico aplicado, campo de luz incidente y campo de temperatura.

Basándose en la característica del grosor atómico del material ferroeléctrico en capas y la débil fuerza vdW entre las capas, los investigadores construyeron una estructura vertical combinando grafeno con un par de capas de CIPS. De esta manera, lograron una alta densidad de fotocorriente sin polarización aplicada, realizando el control medible sobre la magnitud de BPVE. Además, a través de la regulación y el control de las fotocorrientes, los investigadores verificaron que la polarización ferroeléctrica bidimensional es el principal mecanismo físico del BPVE mejorado.

Además, al alterar el grosor de las capas ferroeléctricas bidimensionales, los investigadores demostraron claramente la transición dimensional del BPVE. Y descubrieron que el rendimiento de la energía fotovoltaica 2D se encontraba entre la energía fotovoltaica masiva 1D y 3D, lo que indica que la dimensionalidad del dispositivo fue uno de los factores clave en el desarrollo de energía fotovoltaica basada en BPVE de alta eficiencia.

Los hallazgos destacan el potencial de los ferroeléctricos 2D ultrafinos para desarrollar células solares de tercera generación con una alta eficiencia más allá del límite SQ fundamental. + Explora más

Detección remota:efecto fotovoltaico a granel explotado en ferroeléctrico híbrido tricapa 2-D