L'effet photovoltaïque de masse (BPVE) est largement utilisé dans la production d'électricité. En tant que processus de transfert d'énergie des photons aux électrons et de formation de tension dans le matériau ferroélectrique, le BPVE agit comme un barrage, élevant de "l'eau" (tension) pour générer de la "puissance" (courants électriques). Les chercheurs ont réalisé une phototension élevée au-delà de la limite théorique de Shockley-Queisser (SQ) dans des études précédentes, cependant, la densité de photocourant généré par les méthodes conventionnelles reste relativement faible.

Dans une étude publiée dans Nature Communications , une équipe de recherche dirigée par le professeur Zeng Hualing et le professeur Gong Ming de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences a réalisé une densité de photocourant remarquable dans un matériau bidimensionnel (2D) CuInP ₂ S₆ (CIPS) avec structure en couches van der Waals (vdW). Ils ont obtenu un contrôle mesurable de l'amplitude de BPVE dans les conditions du champ électrique appliqué, du champ de lumière incidente ainsi que du champ de température.

Sur la base des caractéristiques de l'épaisseur atomique du matériau ferroélectrique en couches et de la faible force vdW entre les couches, les chercheurs ont construit une structure verticale en combinant le graphène avec quelques couches de CIPS. De cette façon, ils ont atteint une haute densité de photocourant sans polarisation appliquée, réalisant le contrôle mesurable sur l'amplitude de BPVE. En outre, grâce à la régulation et au contrôle des photocourants, les chercheurs ont vérifié que la polarisation ferroélectrique bidimensionnelle est le principal mécanisme physique du BPVE amélioré.

De plus, en modifiant l'épaisseur des couches ferroélectriques bidimensionnelles, les chercheurs ont clairement démontré la transition dimensionnelle du BPVE. Et ils ont constaté que les performances du photovoltaïque 2D se situaient entre les photovoltaïques massifs 1D et 3D, ce qui indique que la dimensionnalité de l'appareil était l'un des facteurs clés du développement du photovoltaïque à haut rendement basé sur BPVE.

Les résultats mettent en évidence le potentiel des ferroélectriques 2D ultrafins pour développer les cellules solaires de troisième génération avec un rendement élevé au-delà de la limite fondamentale SQ. + Explorer plus loin

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