通過(guò)物理地使每個(gè)晶體變形，可以從太陽(yáng)能電池中擠出更多的能量。在光伏電池使用的半導(dǎo)體中。

題為“柔性光伏效應(yīng)”的論文由Marin Alexe教授，楊明敏教授和Dong Jik Kim撰寫(xiě)，他們都在華威大學(xué)物理系。

華威大學(xué)的研究人員研究了大多數(shù)商業(yè)太陽(yáng)能電池當(dāng)前設(shè)計(jì)的物理限制，這些限制對(duì)其效率有絕對(duì)的限制。大多數(shù)商用太陽(yáng)能電池由兩層形成，在它們的邊界處形成兩種半導(dǎo)體之間的結(jié)，p型具有正電荷載流子(可以通過(guò)電子填充的空穴)和n型具有負(fù)電荷載流子(電子)。

當(dāng)光被吸收時(shí)，兩個(gè)半導(dǎo)體的結(jié)連接維持內(nèi)部場(chǎng)，該場(chǎng)在相反方向上分裂光激發(fā)載流子，在結(jié)上產(chǎn)生電流和電壓。沒(méi)有這樣的連接點(diǎn)，就無(wú)法收獲能量，并且光出射的載流子將簡(jiǎn)單地快速重新組合以消除任何電荷。

兩個(gè)半導(dǎo)體之間的連接對(duì)于從這樣的太陽(yáng)能電池中獲取電力是至關(guān)重要的，但它具有效率限制。這種Shockley-Queisser限制意味著在理想條件下落入理想太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)光中所含的所有能量中，最多只有33.7%可以變成電能。

然而，另一種方式是某些材料可以收集由太陽(yáng)光子或其他地方產(chǎn)生的電荷。大塊光伏效應(yīng)發(fā)生在某些半導(dǎo)體和絕緣體中，它們?cè)谥行狞c(diǎn)周?chē)狈ν昝赖膶?duì)稱性(它們的非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu))允許產(chǎn)生的電壓實(shí)際上大于該材料的帶隙(帶隙是間隙)價(jià)帶最高范圍的電子能量，其中電子通常存在于絕對(duì)零溫度和電流可以流動(dòng)的導(dǎo)帶)。

遺憾的是，已知具有異常光伏效應(yīng)的材料具有非常低的發(fā)電效率，并且從未用于實(shí)際的發(fā)電系統(tǒng)中。

華威團(tuán)隊(duì)想知道是否有可能采用在商用太陽(yáng)能電池中有效的半導(dǎo)體，并以某種方式操縱或推動(dòng)它們，以便它們也可以被迫進(jìn)入非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此也可能受益于大量光伏效應(yīng)。

對(duì)于本文，他們決定嘗試使用原子力顯微鏡設(shè)備的導(dǎo)電尖端將這種半導(dǎo)體推向形狀，再用“納米壓頭”，然后用它們擠壓和變形鈦酸鍶(SrTiO3)，二氧化鈦(TiO2)的單個(gè)晶體。和硅(Si)。

他們發(fā)現(xiàn)這三種都可以通過(guò)這種方式變形，從而使它們具有非中心對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，并且它們確實(shí)能夠產(chǎn)生大量的光伏效應(yīng)。

華威大學(xué)的Marin Alexe教授說(shuō)：“擴(kuò)大可以從大塊光伏效應(yīng)中受益的材料范圍有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有必要形成任何類(lèi)型的結(jié);任何具有更好光吸收的半導(dǎo)體都可以選擇用于太陽(yáng)能最后，可以克服功率轉(zhuǎn)換效率的最終熱力學(xué)極限，即所謂的Shockley-Queisser Limit。存在工程挑戰(zhàn)，但應(yīng)該可以創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單玻璃基尖端的太陽(yáng)能電池(a為了使每個(gè)半導(dǎo)體晶體充分變形，如果這樣的未來(lái)工程可以增加一個(gè)百分點(diǎn)的效率，那么太陽(yáng)能電池制造商和電力供應(yīng)商將具有巨大的商業(yè)價(jià)值。