“变形”太阳能电池可能是提高效率的线索

通过利用其结构中的变形和缺陷导致的不寻常特性，可以使太阳能电池和光传感技术更有效。

华威大学物理系的研究人员发现太阳能电池中的应变梯度(即不均匀应变)，通过物理力或在制造过程中感应，可以防止光激发载流子重新组合，从而增强太阳能转换效率。他们的实验结果发表在Nature Communications上。

科学家团队使用在LaAlO3基板上生长的BiFeO3外延薄膜，通过检查其应变梯度如何影响其分离光激发载流子的能力，来确定不均匀变形对薄膜将光转换为电能的能力的影响。

大多数商用太阳能电池由两层形成，在它们的边界处形成两种半导体之间的结，p型具有正电荷载流子(电子空位)和n型具有负电荷载流子(电子)。当光被吸收时，两个半导体的结连接维持内部场，该内部场以相反方向分裂光激发载流子，在结上产生电流和电压。没有这样的连接点，就无法收获能量，光激发载流子将很快重新组合，消除任何电荷。

他们发现，应变梯度可以通过分离光激发电子空穴来帮助防止复合，从而提高太阳能电池的转换效率。BiFeO3 / LaAlO3薄膜还表现出一些有趣的光电效应，如持久的光电导(改善的导电性)。它在紫外线传感器，执行器和传感器中具有潜在的应用。

华威大学的Mingmin Yang博士说：“这项工作证明了应变梯度在调节局部光电特性中的关键作用，这在以前很大程度上被忽视了。通过设计光电技术利用应变梯度，我们可能会增加转换太阳能电池的效率和增强光传感器的灵敏度。

“需要考虑的另一个因素是多晶太阳能电池中的晶界。通常，缺陷会在晶界处积聚，这会导致光载流子复合，从而限制效率。但是，在一些多晶太阳能电池中，如CdTe太阳能电池，晶界会促进光载流子的收集，其中巨大的应变梯度可能起着重要作用。因此，在研究太阳能电池和光传感器材料的结构 - 性质关系时，我们需要注意局部应变梯度。 “

以前，这种菌株对效率的影响被认为是微不足道的。随着技术的日益小型化，应变梯度的影响在较小尺寸时变得更大。因此，在使用这些薄膜中的一种减小器件的尺寸时，应变梯度的幅度显着增加。

杨博士补充说：“应变梯度诱导效应，如柔性光伏效应，离子迁移等，在低维度下将变得越来越重要。”