王中林AM：交流光伏效应

兔兔

2020-02-04

为了人类文明的可持续发展，寻找可再生和清洁能源迫在眉睫。光伏（PV）作为一种替代化石燃料的可持续能源，在太阳能电池中得到了广泛的研究。基于p-n结模型的传统光伏效应通过光吸收、载流子激发、空穴/电子分离、电荷传输和复合等过程将光能直接转化为电能。众所周知，光伏效应在太阳能照明下产生直流电（DC），这是由于在p-n结处光激发电荷载流子的定向分离造成的，空穴流向p侧，电子流向n侧。当材料暴露在光下时，还有一些其他的机制来产生电压和电流。佐治亚理工学院王中林教授发现除了传统的p-n光伏效应产生的直流电外，还有一种新型的光伏效应，当光照周期性地照射在材料的结/界面时，会在非平衡状态下生成交流电（AC）。在高开关频率下，交流电的峰值电流比直流电的峰值电流大得多。交流电无法通过传统光伏系统的既定机制来解释。取而代之的是，由于在非平衡条件下与结/界面相邻半导体的准费米能级之间的相对移动和重新排列，会导致外部电路中的电子来回流动，以平衡两个电极之间的电位差。凭借这种效应，该器件可以作为一个高性能的宽带光电探测器，在零偏置下具有极高的灵敏度；它也可以用作远程电源，除了传统的光伏效应外，还可提供额外的功率输出。

Haiyang Zou, Guozhang Dai, Aurelia Chi Wang, Xiaogan Li, Steven L. Zhang, Wenbo Ding, Lei Zhang, Ying Zhang, Zhong Lin Wang. Alternating Current Photovoltaic Effect. Adv. Mater. 2020, 1907249.

DOI: 10.1002/adma.201907249

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.201907249