如果將三種不同的材料周期性地排列在一個晶格中，鐵電晶體的光電效應可以增加1000倍。馬丁路德大學哈雷-維滕貝格分校（MLU）的研究人員在一項研究中發(fā)現(xiàn)了這一點。他們通過創(chuàng)造鈦酸鋇、鈦酸鍶和鈦酸鈣的結晶層來實現(xiàn)這一目標，并將其交替放置在彼此的頂部。他們的研究結果發(fā)表在《科學進展》（ScienceAdvances）雜志上，這可能會大大增加太陽能電池的效率。

目前，大多數(shù)太陽能電池是基于硅的，然而，其轉換效率是有限的。這促使研究人員研究新材料，如鐵電體，如鈦酸鋇，一種由鋇和鈦組成的混合氧化物。鐵電材料意味著該材料在空間上分離了正負電荷，MLU的SiLi-nano創(chuàng)新能力中心的物理學家AkashBhatnagar博士解釋道："電荷分離導致了一種不對稱的結構，使電力可以從光中產(chǎn)生。與硅不同，鐵電晶體不需要所謂的pn結來產(chǎn)生光伏效應，換句話說，沒有正負摻雜層。這使得生產(chǎn)太陽能電池板變得更加容易?！?/p>

然而，純鈦酸鋇不吸收太多太陽光，因此產(chǎn)生的光電流相對較低。最新的研究表明，將不同材料的極薄層結合起來，可以大大增加太陽能產(chǎn)量。重要的是，鐵電材料與準電材料交替使用。雖然后者沒有分離的電荷，但在某些條件下，例如在低溫下或當其化學結構被輕微改變時，它也可以成為鐵電材料。

Bhatnagar的研究小組發(fā)現(xiàn)，如果鐵電層不僅與一個，而且與兩個不同的準電層交替使用，那么光伏效應會大大增強。MLU的博士生、該研究的第一作者YeseulYun解釋說："我們將鈦酸鋇嵌入鈦酸鍶和鈦酸鈣之間。這是通過用高功率激光汽化晶體并將其重新沉積在載體基底上實現(xiàn)的。這產(chǎn)生了一種由500層組成的材料，其厚度約為200納米。"

超晶格的結構表征。(A)從樣品SBC222獲得的橫截面STEM。(B)掃描區(qū)域的一部分的高分辨STEM。該示意圖描述了單元格的排列。在（C）BTO，（D）SBC555，（E）SBC252和（F）SBC222的（103）反射周圍獲得RSM。星形和黃色箭頭分別表示STO基底和來自SL的衛(wèi)星峰。

在進行光電測量時，用激光照射這種新材料。結果甚至讓研究小組感到驚訝：與類似厚度的純鈦酸鋇相比，電流強度高達1000倍--盡管作為主要光電成分的鈦酸鋇的比例減少了近三分之二。AkashBhatnagar解釋，晶格層之間的相互作用似乎導致了更高的許可率--換句話說，由于光子的激發(fā)，電子能夠更容易流動。測量結果還表明，這種效應非常穩(wěn)健：在六個月的時間里，它幾乎保持不變。

現(xiàn)在必須做進一步的研究，以找出導致這種突出的光電效應的確切原因。Bhatnagar相信，新概念所展示的潛力可以在太陽能電池板中得到實際應用。該層結構在所有溫度范圍內(nèi)顯示出比純鐵電體更高的產(chǎn)量。晶體也明顯更耐用，而且不需要特殊的包裝。