铁电氧化物中的电子-空穴分离及其高效光伏响应
材料科学
2018-09-05 v1
摘要
尽管铁电光伏器件(FPVs)具有超越理论Shockley-Queisser极限的潜力，但由于其极低的 photocurrents（光电流），其效率一直很低。最近，在FPVs中采用Bi2FeCrO6 (BFCO)作为光吸收层，实现了令人瞩目的创纪录高光电流[Nechache et al. Nature Photon. 2015, 9, 61]，使FPV领域重新焕发生机。然而，我们对这一显著现象的理解还远不能令人满意。在此，我们利用第一性原理计算确定，如此优异的性能主要在于电子-空穴(e-h)对的高效分离。我们表明，BFCO中光激发的电子和空穴分别空间分离于Fe位点和Cr位点上。这种分离在无序BFCO相中更为显著，其表现出非凡的光伏响应。我们进一步通过探索另外44种Bi基双钙钛矿氧化物，着手设计一种不限于BFCO的下一代FPV策略。我们提出了9种新颖的活性层材料，它们能提供强e-h分离以及适用于FPV应用的理想带隙能量。我们的工作表明，电荷分离是FPVs在与传统器件竞争中最需解决的关键问题。
引用
@article{arxiv.1711.10979,
title = {Electron-Hole Separation in Ferroelectric Oxides for Efficient Photovoltaic Responses},
author = {Donghoon Kim and Hyeon Han and June Ho Lee and Jeffrey C. Grossman and Donghun Kim and Hyun Myung Jang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.10979},
year = {2018}
}
备注
33 pages, 5 main figures, 5 supporting figures