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編者按安：英國華威大學(xué)（University of Warwick）的科學(xué)家們報導(dǎo)發(fā)現(xiàn)新型光伏效應(yīng)，他們稱之為“柔性光伏”。

英國華威大學(xué)（University of Warwick）的科學(xué)家們報導(dǎo)發(fā)現(xiàn)新型光伏效應(yīng)，他們稱之為“柔性光伏”。其能夠真正使硅等普通晶體及其它材料實現(xiàn)一種能量轉(zhuǎn)換，這種能量轉(zhuǎn)換人們早已知曉，卻未被充分利用。技術(shù)的關(guān)鍵在于使勁用尖銳的物體戳相關(guān)材料。

目前的太陽能電池一般由硅制成，存在由p-n結(jié)構(gòu)成的內(nèi)置電場。p-n結(jié)是具有過量正電荷載體（空穴）的區(qū)域與具有過量負(fù)電荷載體（自由電子）的區(qū)域的交界處。光子被吸收時變成一個自由電子和一個空穴。由于p-n結(jié)的存在，自由電子和空穴分離，產(chǎn)生電壓。這類太陽能電池本身存在能量轉(zhuǎn)換效率極限，即肖克利·奎伊瑟效率極限（Shockley-Queisser limit），效率不能超過33.7%。

但另一種效應(yīng)——體光伏效應(yīng)（bulk photovoltaic effect）不存在類似極限。它只在晶體結(jié)構(gòu)缺乏中心對稱性的材料中出現(xiàn)，英國華威大學(xué)物理學(xué)教授、項目領(lǐng)導(dǎo)人Marin Alexe解釋道。具有中心對稱性就是圍繞中心旋轉(zhuǎn)晶體的單元結(jié)構(gòu)而結(jié)構(gòu)不變。不具備中心對稱性的材料，例如鈦酸鋇（barium titanate），存在體光伏效應(yīng)，盡管缺乏p-n結(jié)仍能產(chǎn)生電流，但由于其他原因不適合做太陽能電池。

Alexe教授和他的學(xué)生Ming-Min Yang、博士后研究員Dong Jik Kim共同研究是否能夠使中心對稱、適合做太陽能電池的材料展現(xiàn)體光伏效應(yīng)，例如硅。

他們利用微觀層次的蠻力達(dá)到目的：用原子力顯微鏡的尖端搗碎了晶體。結(jié)果晶體產(chǎn)生嚴(yán)重應(yīng)變，失去中心對稱性，“這就讓晶體產(chǎn)生了體光伏效應(yīng)，”Alexe教授說。該效應(yīng)在許多類型的晶體中都適用，他們已經(jīng)試驗了鈦酸鍶（strontium titanate）、氧化鈦（titanium oxide）和硅。更出色的是“該效應(yīng)沒有熱力學(xué)限制，因為它并非基于p-n結(jié)，”他說。

但它比普通太陽能電池更為有效嗎？“我們無法對效率做任何說明，”Alexe教授說。那些實驗要等他們更充分地表征這一效應(yīng)后再進(jìn)行。“我們確定的是，理論上沒有什么限制我們在一個裝置中利用兩種效應(yīng)。”

Alexe教授設(shè)想用一列微型尖刺向下擠壓常規(guī)硅太陽能電池。“這是最簡單的方法，不一定是最便宜或最聰明的方法，”Alexe教授說。另一種方案是將應(yīng)變誘導(dǎo)缺陷設(shè)計到硅中。（設(shè)計在微處理器中加速晶體管的應(yīng)變類型不適用于這種效應(yīng)。）“這是一個全新的研究領(lǐng)域，可以開放這個研究，設(shè)計這類效應(yīng)，”他說。

原標(biāo)題：柔性光伏——未來太陽能電池的奇特新效應(yīng)